嘉定区碳化硅介绍

碳化硅，是一种无机物，化学式为SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生产绿色碳化硅时需要加食盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。在C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用较普遍、较经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。 中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂，1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今，以碳质材料为炉芯体的电阻炉，通电加热石英SiO2和碳的混合物生成碳化硅。 纯碳化硅为无色，而工业生产之棕至黑色系由于含铁之不纯物。嘉定区碳化硅介绍

该电炉所用的烧成方法俗称：埋粉烧成。它一通电即为加热开始，炉心体温度约2500℃，甚至更高（2600～2700℃），炉料达到1450℃时开始合成SiC（但SiC主要是在≥1800℃时形成），且放出CO。。然而，≥2600℃时SiC会分解，但分解出的Si又会与炉料中的C生成SiC。每组电炉配备一组变压器，但生产时只对单一电炉供电，以便根据电负荷特性调节电压来基本上保持恒功率，大功率电炉要加热约24 h，停电后生成SiC的反应基本结束，再经过一段时间的冷却就可以拆除侧墙，然后逐步取出炉料。杨浦区碳化硅介绍碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的 α-SiC和立方体的β-SiC（称立方碳化硅)。

与传统硅基器件相比，SiC的击穿场强是传统硅基器件的10倍，导热系数是传统硅基器件的3倍，非常适合于高压应用，如电源、太阳能逆变器、火车和风力涡轮机。另外，SiC还用于制造LED。碳化硅材料各项指标均优于硅，其禁带宽度几乎是硅的3倍，理论工作温度可达600℃，远高于硅器件工作温度。技术成熟度较高，应用潜力较大。碳化硅器件具有更低的导通电阻。在低击穿电压 (约 50V 下）,碳化硅器件的比导通 电阻只有 1.12uΩ,是硅同类器件的约 1/100。在高击穿电压 (约 5kV 下）,比导通电 阻提高到 25.9mΩ, 却是硅同类器件的约 1/300。 更低的导通电阻使得碳化硅电力电子器件具有更小的导通损耗,从而能获得更高的整机效率。

碳化硅在半导体芯片中的主要形式为衬底。半导体芯片分为集成电路和分立器件，但不论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可划分为“衬底-外延-器件” 结构。碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。碳化硅晶片是碳化硅晶体经过切割、研磨、抛光、清洗等工序加工形成的单晶薄片。碳化硅晶片作为半导体衬底材料，经过外延生长、器件制造等环节，可制成碳化硅基功率器件和微波射频器件，是第三代半导体产业发展的重要基础材料。根据电阻率不同，碳化硅晶片可分为导电型和半绝缘型。其中，导电型碳化硅晶片主要应用于制造耐高温、耐高压的功率器件，市场规模较大；半绝缘型碳化硅衬底主要应用于微波射频器件等领域，随着 5G 通讯网络的加速建设，市场需求提升较为明显。碳化硅的工业制法是用优良石英砂和石油焦在电阻炉内炼制。

碳化硅器件的极限工作温度有望达到 600℃以上, 而硅器件的较大结温只为 150℃。碳化硅器件抗辐射能力较强,在航空等领域应用可以减轻辐射屏蔽设备的重量。碳化硅器件对电动车充电模块性能的提升主要体现在三方面： （1）提高频率，简化供电网络； （2）降低损耗，减少温升。 （3）缩小体积，提升效率。较大的增长机会在汽车领域，尤其是电动汽车。基于SiC的功率半导体用于电动汽车的车载充电装置，而这项技术正在进入系统的关键部分——牵引逆变器。牵引逆变器为电动机提供牵引力，以推动车辆前进。SiC正在进军车载充电器、DC-DC转换器和牵引逆变器。车载充电器通过电网为车辆充电。低品级碳化硅（含SiC约85%）是极好的脱氧剂，用它可加快炼钢速度，并便于控制化学成分。长宁区碳化硅售价

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加工制砂、微粉生产企业300多家，年生产能力200多万吨。2012年，中国碳化硅产能利用率不足45%。约三分之一的冶炼企业有加工制砂微粉生产线。碳化硅加工制砂微粉生产企业主要分布在河南、山东、江苏、吉林、黑龙江等省。中国碳化硅冶炼生产工艺、技术装备和单吨能耗达到水平。黑、绿碳化硅原块的质量水平也属。中国碳化硅与世界先进水平的差距主要集中在四个方面：一是在生产过程中很少使用大型机械设备，很多工序依靠人力完成，人均碳化硅产量较低；二是在碳化硅深加工产品上，对粒度砂和微粉产品的质量管理不够精细，产品质量的稳定性不够；三是某些前端产品的性能指标与发达国家同类产品相比有一定差距；四是冶炼过程中一氧化碳直接排放。国外主要企业基本实现了封闭冶炼，而中国碳化硅冶炼几乎全部是开放式冶炼，一氧化碳全部直排。2012年，中国企业开发出了封闭冶炼技术，实现了一氧化碳全部回收，但是距离全行业普及还有很长的路要走。嘉定区碳化硅介绍

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