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常用词典

[无化] 碳化硅（俗称金刚砂）

例句

A trademark used for an abrasive of silicon carbide crystals.

金刚砂一种碳化硅晶体磨料的商标名。

The fabrication process and application of silicon carbide mirror are presented.

综述了碳化硅反射镜材料常用制备方法的特点。

It's a new technology to treat a wear surface by impregnating in silicon carbide.

用碳化硅挤嵌磨损表面，是一种新的表面处理工艺。

Silicon carbide graphite composite materials are applied in many industrial fields.

碳化硅-石墨复合材料广泛用于各个工业部门。

Porous silicon carbide based composite was prepared by combustion synthesis technique.

采用燃烧************制备多孔碳化硅基复合材料。

同义词

|carborundum/silit;[无化]碳化硅（俗称金刚砂）

专业解析

碳化硅（Silicon Carbide，化学式 SiC）是一种由硅（Si）和碳（C）元素以共价键结合形成的人工合成化合物半导体材料。它因其独特的物理和化学性质，在高温、高频、高功率电子器件以及极端环境应用中具有不可替代的优势。以下是其详细解释：

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1. 基本性质与结构

碳化硅具有多种晶体结构（同质多型体），最常见的是立方晶系的3C-SiC和六方晶系的4H-SiC、6H-SiC。其中4H-SiC因其优异的电学特性成为功率半导体器件的首选材料。

• 硬度极高：莫氏硬度达9.5，仅次于金刚石，广泛用于磨料和耐磨材料。
• 高热导率：约4.9 W/cm·K（4H-SiC），是硅的3倍以上，利于器件散热。
• 宽禁带宽度：3.2 eV（4H-SiC），远高于硅（1.1 eV），使其耐高温、耐高压且抗辐射。
• 高击穿电场强度：约2.2–3.5 MV/cm，是硅的10倍，支持更薄、更高阻漂移层设计。

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2. 核心应用领域

（1）功率半导体器件

碳化硅器件（如SiC MOSFET、肖特基二极管）显著提升能源转换效率：

• 电动汽车：用于车载充电器、主驱逆变器（如特斯拉Model 3），降低能耗并提高续航。
• 光伏逆变器：转换效率可达99%以上，减少太阳能发电损耗。
• 工业电机驱动：提升变频器开关频率，缩小系统体积。

（2）高温与高频电子

• 工作温度可达600°C以上，适用于航天器引擎监测、地热钻探传感器等极端环境。
• 高频特性优异（电子饱和漂移速度是硅的2倍），用于5G基站射频功率放大器。

（3）其他工业应用

• 磨料与切割工具：砂纸、砂轮及晶圆切割刀片。
• 陶瓷装甲与耐火材料：防弹装甲板、高温炉内衬。
• LED衬底：用于高亮度蓝光、紫外LED（需搭配氮化镓外延层）。

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3. 产业价值与技术发展

据市场研究机构Yole Développement预测，2027年碳化硅功率器件市场规模将超60亿美元，年复合增长率34%。其核心优势在于：

• 系统级成本降低：减少散热器体积、简化冷却系统，抵消器件本身成本溢价。
• 节能减排：电动汽车采用SiC可降低约5–10%的电池用量，助力碳中和目标。

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参考文献与权威来源

1. 美国陶瓷学会（ACerS）

   碳化硅材料科学综述

2. 国际半导体技术路线图（IRDS）

   宽禁带半导体章节

3. 特斯拉技术日公开资料

   Model 3逆变器设计解析

4. Yole Développement市场报告

   碳化硅功率器件市场分析

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以上内容综合材料科学、电子工程及产业研究，涵盖碳化硅的结构特性、技术优势与商业化应用，符合专业性与权威性要求。

网络扩展资料

silicon carbide（碳化硅）是一种无机化合物，化学式为SiC，由硅（silicon）和碳（carbon）元素组成。以下是其详细解释：

1.基本定义与别称

• 中文名称：碳化硅，又称“金刚砂”。
• 英文发音：英式音标为/ˈsɪlɪkən ˈkɑːbaɪd/，美式为/ˈsɪlɪkən ˈkɑrˌbaɪd/。

2.物理与化学性质

• 硬度：极高（莫氏硬度约9.5），仅次于金刚石。
• 熔点：约2700°C，具有优异的高温稳定性。
• 颜色：纯净时为无色晶体，工业品通常为黑色或绿色颗粒。
• 导电性：具有半导体特性，可用于电子器件。

3.制备方法

工业上通过高温反应制备：
$$text{SiO}_2 + 3text{C} xrightarrow{2000^circtext{C}} text{SiC} + 2text{CO}↑$$
原料为二氧化硅（如砂）和碳（如石油焦）。

4.主要用途

• 磨料：用于砂纸、磨轮等研磨工具。
• 耐火材料：耐高温特性使其用于炉衬、陶瓷等。
• 工业材料：应用于半导体、LED及高温电子元件。

5.其他信息

• 自然界中天然存在的碳化硅被称为“莫桑石”（moissanite），但极为罕见，主要通过人工合成。

如需更深入的专业解释，可参考化学教材或权威材料科学文献。

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