සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) කුඩු: දේපල, කාර්මික යෙදුම්

ජාත්‍යන්තර ගැනුම්කරුවන් සහ ප්‍රසම්පාදන කළමනාකරුවන් සඳහා, සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු වල සූක්ෂ්මතාවයන් අවබෝධ කර ගැනීම හුදෙක් තාක්ෂණික අවශ්‍යතාවයක් නොවේ - එය තරඟකාරී අවශ්‍යතාවයකි. එය වානේ සෑදීමේදී ඩයොක්සිඩයිසර් ලෙස භාවිතා කළත්, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත උල්ෙල්ඛයක් ලෙස හෝ විදුලි වාහන (EV) බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල තීරණාත්මක අංගයක් ලෙස භාවිතා කළත්, SiC විසින් දෘඪතාව, තාප සන්නායකතාවය සහ රසායනික ස්ථායීතාවයේ අද්විතීය සංයෝජනයක් ඉදිරිපත් කරයි.

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) යනු කුමක්ද?

සිලිකන් කාබයිඩ් යනු සිලිකන් සහ කාබන් වලින් සමන්විත සංයෝග අර්ධ සන්නායකයකි. ස්වභාවධර්මයේ දී, එය සුවිශේෂී ලෙස දුර්ලභ වන අතර, ඇතැම් උල්කාපාත හා කොරන්ඩම් තැන්පතු වල සුළු ප්රමාණයකින් පමණක් දක්නට ලැබේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස කර්මාන්තයේ භාවිතා වන සියලුම සිලිකන් කාබයිඩ් කෘතිමව නිපදවනු ලැබේ.

ස්ඵටික ව්යුහය

SiC අද්විතීය වන්නේ එය බහුරූපතාව ප්‍රදර්ශනය කරන බැවිනි, එනම් එය ස්ඵටිකරූපී ආකාර 250කට වඩා පැවතිය හැක. වඩාත් පොදු ව්යුහයන් ඇතුළත් වේ:

ඇල්ෆා සිලිකන් කාබයිඩ් (α-SiC): ෂඩාස්‍රාකාර ස්ඵටික ව්‍යුහයකින් සංලක්ෂිත වඩාත් සුලභ බහුරූපකය. එය 1700 ° C ට වැඩි උෂ්ණත්වවලදී ස්ථායී වේ.

බීටා සිලිකන් කාබයිඩ් (β-SiC): මෙම ආකෘතිය ඝන ස්ඵටික ව්යුහයක් (දියමන්ති හා සමාන) ඇති අතර එය 1700 ° C ට අඩු උෂ්ණත්වවලදී සෑදී ඇත.

ප්රධාන භෞතික හා රසායනික ගුණාංග

SiC කුඩු මෙතරම් සොයන්නේ ඇයි? එහි කාර්ය සාධන ප්‍රමිතික අසමසමයි:

ආන්තික දෘඪතාව: 9.0 සිට 9.5 දක්වා මෝස් දෘඪතාව සමඟ, එය දියමන්ති සහ බෝරෝන් කාබයිඩ් වලට පමණක් දෙවැනි වේ.

ඉහළ තාප සන්නායකතාව: SiC බොහෝ ලෝහවලට වඩා වේගයෙන් තාපය විසුරුවා හරින අතර එය ඉහළ උෂ්ණත්ව පරිසරයක් සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ.

අඩු තාප ප්‍රසාරණය: හදිසි උෂ්ණත්ව වෙනස්වීම් (විශිෂ්ට තාප කම්පන ප්‍රතිරෝධය) යටතේ එය විකෘති කිරීම හෝ ඉරිතැලීමට ප්‍රතිරෝධී වේ.

රසායනික උදාසීනත්වය: එය උස් උෂ්ණත්වවලදී පවා අම්ල, ක්ෂාර සහ උණු කළ ලවණ වලින් විඛාදනයට බෙහෙවින් ප්‍රතිරෝධී වේ.

අර්ධ සන්නායක ගුණ: අනෙකුත් බොහෝ උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍ය මෙන් නොව, SiC යනු බලශක්ති ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ විප්ලවීය වෙනසක් ඇති කරන පුළුල් කලාප ගැප් අර්ධ සන්නායකයකි.

නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය: ඇචෙසන් ක්‍රමය සහ ඉන් ඔබ්බට

ඉහළ සංශුද්ධතාවය නිෂ්පාදනයසිලිකන් කාබයිඩ් කුඩුයනු ප්‍රාග්ධන-අධික සහ බලශක්ති බර ක්‍රියාවලියකි.

Acheson ක්රියාවලිය

1891 දී Edward Goodrich Acheson විසින් සොයා ගන්නා ලද මෙය මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා මූලික ක්‍රමය ලෙස පවතී.

අමුද්‍රව්‍ය: අධි සංශුද්ධතා සිලිකා වැලි (SiO2) සහ පෙට්‍රෝලියම් කෝක් (C) මිශ්‍ර කර ඇත. සමහර අවස්ථාවලදී, සිදුරු පාලනය කිරීමට සහ අපිරිසිදුකම ඉවත් කිරීමට sawdust සහ ලුණු එකතු කරනු ලැබේ.

විදුලි උදුන: මිශ්රණය ප්රතිරෝධක උදුනක තබා ඇත. විද්‍යුත් ධාරාවක් ග්‍රැෆයිට් හරයක් හරහා ගමන් කරයි, අවට මිශ්‍රණය 1,700 ° C සහ 2,500 ° C අතර උෂ්ණත්වයකට රත් කරයි.

රසායනික ප්‍රතික්‍රියාව: SiO2 + 3C → SiC + 2CO ප්‍රතික්‍රියාව සිදුවේ.

අස්වනු නෙලීම: උදුන සිසිල් වූ පසු, SiC ස්ඵටික විශාල "සිලින්ඩරාකාර" ස්කන්ධයක් සාදනු ලැබේ. හරයේ ඉහළම සංශුද්ධතාවය (හරිත SiC) අඩංගු වන අතර පිටත ස්ථර කළු SiC ලබා දෙයි.

කුඩු බවට සැකසීම

බොර ස්ඵටික අස්වනු නෙලීමෙන් පසු, ඒවා සැකසීමේ අදියර කිහිපයකට භාජනය වේ:

තලා දැමීම සහ ඇඹරීම: ස්ඵටික කුඩු බවට අඩු කිරීම සඳහා හකු කුඩු, මිටි මෝල් හෝ බෝල මෝල් භාවිතා කිරීම.

ශ්‍රේණිගත කිරීම (ප්‍රමාණ කිරීම): කුඩු නිශ්චිත ග්‍රිට් ප්‍රමාණවලට (උදා: FEPA, JIS, හෝ ANSI ප්‍රමිතීන්) සපුරාලීම සහතික කිරීම සඳහා කම්පන තිර හෝ වායු වර්ගීකාරක භාවිතා කිරීම.

අම්ල සේදීම සහ පිරිසිදු කිරීම: අවශේෂ යකඩ, නිදහස් සිලිකන් හෝ කාබන් ඉවත් කිරීම සඳහා, කුඩු බොහෝ විට 98% සිට 99.9% දක්වා සංශුද්ධතා මට්ටම් කරා ළඟා වීමට රසායනික ද්රව්ය සමඟ ප්රතිකාර කරනු ලැබේ.

කළු එදිරිව හරිත සිලිකන් කාබයිඩ්: වෙනස අවබෝධ කර ගැනීම

ගෝලීය වෙළඳපොලේ, SiC කුඩු සාමාන්‍යයෙන් එහි වර්ණය අනුව වර්ගීකරණය කර ඇති අතර එය එහි සංශුද්ධතාවය සහ අපේක්ෂිත භාවිතය පිළිබිඹු කරයි.

කළු සිලිකන් කාබයිඩ් (කළු SiC)

කළු SiC හි ආසන්න වශයෙන් 95% සිට 98% දක්වා SiC අඩංගු වේ. එහි අඳුරු පැහැයට හේතුව යකඩ හා කාබන් අපද්‍රව්‍ය අංශු මාත්‍ර ප්‍රමාණයකි.

ලක්ෂණ: කොළ SiC වලට වඩා තරමක් දැඩි නමුත් බිඳෙන සුළුය.

හොඳම දේ සඳහා: වාත්තු යකඩ, ෆෙරස් නොවන ලෝහ (තඹ, ඇලුමිනියම්) සහ ලෝහ නොවන ද්‍රව්‍ය (ගල්, රබර්, ලී) වැනි අධි ආතන්ය ශක්තියේ ද්‍රව්‍ය ඇඹරීම. එය ලෝහමය ඩයොක්සයිඩ්කරණය සඳහා මූලික තේරීම ද වේ.

හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් (හරිත SiC)

Green SiC යනු ඉහළ සංශුද්ධතා ප්‍රභේදයකි, සාමාන්‍යයෙන් 99% SiC අන්තර්ගතය ඉක්මවයි.

ලක්ෂණ: කළු SiC හා සසඳන විට ඉහළ දෘඪතාව සහ උසස් කැපුම් බලය.

හොඳම දේ සඳහා: ටංස්ටන් කාබයිඩ්, ඔප්ටිකල් වීදුරු, පිඟන් මැටි සහ අර්ධ සන්නායක වේෆර් වැනි දෘඩ හා බිඳෙන සුළු ද්‍රව්‍ය නිරවද්‍ය ලෙස ඇඹරීම.

ප්‍රාථමික කාර්මික යෙදුම්

ලෝහ විද්යාව සහ වානේ සෑදීම

ලෝහ කර්මාන්තයේ, SiC කුඩු කුපෝලා සහ විදුලි චාප ඌෂ්මකවල බලගතු ඩිඔක්සිඩයිසර් සහ ඉන්ධන ප්‍රභවයක් ලෙස සේවය කරයි.

ප්‍රතිලාභ: එය උණු කළ ලෝහයේ ද්‍රවශීලතාවය වැඩි දියුණු කරයි, සිලිකන් සහ කාබන් ප්‍රතිසාධන අනුපාත වැඩි දියුණු කරයි, සහ ද්‍රවාංක ක්‍රියාවලියේ සමස්ත බලශක්ති පරිභෝජනය අඩු කරයි.

වාත්තු යකඩ නිෂ්පාදනය: එය මිනිරන් පෙති සෑදීම ප්‍රවර්ධනය කරයි, උසස් තත්ත්වයේ අළු සහ ductile යකඩ වාත්තු කිරීමට මග පාදයි.

උල්ෙල්ඛ සහ මතුපිට නිම කිරීම

මෙය සමහර විට SiC කුඩු වල වඩාත් සාම්ප්‍රදායික භාවිතයයි.

බන්ධිත උල්ෙල්ඛ: ඇඹරුම් රෝද සහ කැපුම් තැටි නිෂ්පාදනය කිරීමට භාවිතා කරයි.

ආලේපිත උල්ෙල්ඛ: වැලි කඩදාසි සහ ඔප දැමීමේ පටිවල භාවිතා වේ.

ලප කිරීම සහ ඔප දැමීම: කපාට, ගියර් සහ අර්ධ සන්නායක උපස්ථරවල නිරවද්‍යතාවයෙන් ලැප් කිරීම සඳහා "ස්ලර්" වල සියුම් SiC කුඩු භාවිතා වේ.

පරාවර්තක සහ පිඟන් මැටි

එහි ඉහළ ද්‍රවාංකය (එය 2,700°C පමණ උත්කෘෂ්ට වේ) සහ අඩු තාප ප්‍රසාරණය හේතුවෙන්, SiC යනු ප්‍රමුඛතම පරාවර්තක ද්‍රව්‍යයකි.

උදුන ගෘහභාණ්ඩ:SiC තහඩු සහ බාල්ක සෙරමික් උඳුන් වල භාවිතා කරනුයේ අධික උෂ්ණත්වවලදී අධික බරක් යටතේ ඒවා විකෘති නොවන බැවිනි.

තාක්ෂණික පිඟන් මැටි: වෙඩි නොවදින කබාය, පොම්ප සඳහා මුද්‍රා මුදු සහ මෝටර් රථ තිරිංග තැටි වල භාවිතා වේ.

උසස් ඉලෙක්ට්‍රොනික (SiC විප්ලවය)

21 වන ශතවර්ෂයේ අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය සඳහා SiC ඉල්ලුමේ වැඩිවීමක් දක්නට ලැබේ.

බල උපාංග:SiC මත පදනම් වූ MOSFET සහ ඩයෝඩ සම්ප්‍රදායික සිලිකන් සංරචක වලට වඩා කාර්යක්ෂම වේ.විදුලි වාහනවල (EVs) වේගවත් ආරෝපණ පද්ධති සහ ඉන්වර්ටර් සඳහා ඒවා අත්‍යවශ්‍ය වේ.

5G යටිතල පහසුකම්:SiC අධි-සංඛ්‍යාත 5G පාදක ස්ථාන බලගන්වන SiC උපාංගවල Gallium Nitride(GaN) සඳහා උපස්ථරයක් ලෙස සේවය කරයි.

SiC කුඩු සඳහා ගෝලීය තත්ත්ව ප්‍රමිතීන්

මූලාශ්ර කරන විටSiC කුඩුජාත්‍යන්තරව, ගැනුම්කරුවන් විවිධ ශ්‍රේණිගත කිරීමේ පද්ධති සැරිසැරිය යුතුය:

FEPA(යුරෝපීය උල්ෙල්ඛ නිෂ්පාදකයින්ගේ සම්මේලනය):"F"(බන්ධිත උල්ෙල්ඛ සඳහා) සහ"P"(ආලේපිත උල්ෙල්ඛ සඳහා) උපසර්ග (උදා.,F240,P1200) භාවිතා කරයි.

JIS(ජපන් කාර්මික ප්‍රමිතිය):ආසියානු වෙලඳපොලවල පොදු (උදා:#3000).

ANSI(ඇමරිකානු ජාතික ප්‍රමිති ආයතනය):උතුරු ඇමරිකානු වෙළෙඳපොළ සඳහා ප්‍රමිතිගත කර ඇත.

සංශුද්ධතා මට්ටම් වැදගත්:

ලෝහ විද්‍යාත්මක ශ්‍රේණිය:88%-95%SiC.

උල්ෙල්ඛ ශ්‍රේණිය:96%-98.5%SiC.

ඉහළ සංශුද්ධතාවය/සෙරමික් ශ්‍රේණිය:99%SiC.

සිලිකන් කාබයිඩ් කුඩු යනු සරල උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍යයකට වඩා බොහෝ සෙයින් වැඩි ය. එය සාම්ප්‍රදායික බැර කර්මාන්තය සහ පිරිසිදු බලශක්තියේ අනාගතය අතර පරතරය පියවන අධි තාක්‍ෂණික ද්‍රව්‍යයකි. එහි ශ්‍රේණි, නිෂ්පාදන ක්‍රම සහ යෙදුම් අවබෝධ කර ගැනීමෙන්, ලෝහ විද්‍යා වෘත්තිකයන්ට සහ ප්‍රසම්පාදන විශේෂඥයින්ට ඔවුන්ගේ ක්‍රියාකාරිත්වය සහ නිෂ්පාදනයේ ගුණාත්මක භාවය ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා නිවැරදි නිෂ්පාදනයක් තෝරාගැනීම සහතික කළ හැකිය.