Applications et avantages du carbure de silicium (SiC) dans cinq industries clés
Le carbure de silicium (SiC), grâce à sa haute dureté, sa conductivité thermique élevée, sa résistance aux hautes températures et à la corrosion, est un matériau essentiel dans la fabrication moderne et les technologies avancées. Il joue un rôle central dans les secteurs semi-conducteurs et électronique, véhicules électriques (VE), aérospatial et défense, chimie et énergie, fabrication industrielle.
1. Semi-conducteurs et électronique
- Procédé : Croissance d’un lingot monocristallin SiC (PVT, CVD), découpe et polissage de tranches, croissance épitaxiale, fabrication de dispositifs (MOSFET, diode Schottky).
- Avantages : Haute tension de claquage, faibles pertes de commutation, conductivité thermique élevée, fonctionnement stable à plus de 200°C.
2. Véhicules électriques (VE)
- Procédé : Intégration de MOSFET et diodes SiC dans des modules onduleurs, intégration avec OBC et convertisseurs DC-DC, tests de durabilité en conditions extrêmes.
- Avantages : Efficacité accrue de 5 à 10 %, charge rapide 800V, réduction de taille et de poids.
3. Aérospatial et défense
- Procédé : Frittage céramique SiC pour aubes de turbine et boucliers thermiques, encapsulation de dispositifs micro-ondes, polissage ultra-précis pour miroirs satellites.
- Avantages : Résistance à l’oxydation à haute température, stabilité dimensionnelle, excellente transmission micro-ondes.
4. Chimie et énergie
- Procédé : Fabrication de roues à aubes anti-corrosion, échangeurs de chaleur en SiC, creusets pour la croissance de cristaux photovoltaïques.
- Avantages : Résistance acide/alcaline, efficacité thermique élevée, tolérance aux conditions extrêmes.
5. Fabrication industrielle
- Procédé : Abrasifs et outils de coupe, éléments chauffants SiC, plaques balistiques.
- Avantages : Longévité des outils, stabilité à haute température, haute protection.
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Catalogue & Fiche Technique des Produits SiC (Carbure de Silicium)
1. Lingots SiC
Applications : Substrats de plaquettes semi-conductrices de troisième génération, fabrication de dispositifs de puissance.
| Paramètre | Plage de spécifications |
|---|---|
| Type de cristal | 4H-SiC / 6H-SiC |
| Diamètre | 100 mm / 150 mm / 200 mm |
| Longueur | 10 mm ~ 60 mm |
| Type de conductivité | Type N / Semi-isolant |
| Densité de micropipes | ≤ 0,1 cm⁻² |
| Résistivité | 0,015~0,028 Ω·cm (type N) |
| Méthode de croissance | PVT (Transport Physique en Phase Vapeur) |
2. Plaquettes SiC
Applications : Fabrication de MOSFET, diodes Schottky, modules de puissance.
| Paramètre | Plage de spécifications |
|---|---|
| Diamètre de la plaquette | 100 mm / 150 mm / 200 mm |
| Épaisseur | 350 ± 25 μm (4 pouces), 500 ± 25 μm (6 pouces) |
| Épaisseur de l’épitaxie | 2 μm ~ 20 μm |
| Dopage de l’épitaxie | 1×10¹⁵ ~ 1×10¹⁷ cm⁻³ |
| Rugosité de surface (RMS) | ≤ 0,3 nm |
| Densité de dislocations | ≤ 5×10³ cm⁻² |
3. Dispositifs de puissance SiC
Applications : Onduleurs pour VE, convertisseurs de puissance, entraînements industriels.
| Type de produit | Spécifications typiques |
|---|---|
| SiC MOSFET | 650V / 1200V / 1700V |
| Diodes Schottky SiC (SBD) | 650V / 1200V, 2A ~ 50A |
| Modules de puissance SiC | 50kW ~ 300kW, compatible plateformes 800V |
| Type de boîtier | TO-247, TO-220, D2PAK, Module (demi-pont, pont complet) |
4. Composants céramiques SiC
Applications : Protection thermique aérospatiale, résistance chimique, composants d’équipements semi-conducteurs.
| Type de produit | Spécifications typiques |
|---|---|
| Aube de turbine | RBSiC, résistance ≥ 1600°C |
| Roue à aubes de pompe | SiSiC / RBSiC, dureté ≥ 25 GPa |
| Bague d’étanchéité | Rugosité Ra ≤ 0,1 μm |
| Substrat de miroir optique | Planéité ≤ λ/10, réflectivité ≥ 98% (après revêtement) |
5. Abrasifs & outils de coupe SiC
Applications : Usinage de matériaux durs et fragiles, meulage de métaux, découpe de verre.
| Type de produit | Spécifications typiques |
|---|---|
| Abrasif SiC noir | Grit #16 ~ #1200 |
| Abrasif SiC vert | Pureté ≥ 99%, Grit #46 ~ #3000 |
| Meules SiC | Ø 100 mm ~ 500 mm |
| Disques de coupe SiC | Épaisseur 0,5 mm ~ 3 mm |
6. Éléments chauffants SiC
Applications : Fours haute température, production de verre, frittage céramique.
| Paramètre | Plage de spécifications |
|---|---|
| Forme | Barre, U, spirale |
| Diamètre | 8 mm ~ 55 mm |
| Longueur | 200 mm ~ 2000 mm |
| Charge de surface | 5 ~ 30 W/cm² |
| Température d’utilisation | 800°C ~ 1600°C |
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