Piikarbidi

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Piikarbidi

SiC p1390066.jpg

Tunnisteet
Muut nimet Carborundum, hiilipii, piimonokarbidi
CAS-numero 409-21-2
Ominaisuudet
Molekyylikaava SiC
Moolimassa 40,096
Ulkomuoto Kiinteä
Sulamispiste 2730 °C
Tiheys 3,21 g/cm3[1]

Piikarbidi (SiC) on piin ja hiilen muodostama keraaminen yhdiste. Piikarbidin moolimassa on 40,096 g/mol, tiheys 3,21 g/cm3 (vesi = 1,0 g/cm3), härmistymislämpötila 2700 °C ja CAS-numero on 409-21-2. Aine ei liukene veteen. Piikarbidista käytetään myös nimiä hiilipii, carborundum ja piimonokarbidi. Piikarbidilla esiintyy useita erilaisia kiderakenteita eli polytyyppejä. Aineen polytyyppejä on havaittu yli 200, joista pisimmät periodit ovat satoja kerroksia. Yleisimmät polytyypit ovat kuitenkin 6H, 4H ja 3C. Piikarbidin fysikaaliset ominaisuudet vaihtelevat eri polytyypeillä.

Piikarbidi-hiomarakeelle on ominaista rakeen terävyys ja neulamainen muoto. Sen tärkeimmät käyttökohteet ovat lasi- ja kiviteollisuuden hiomatarvikkeet sekä maalien ja täyteaineiden hionta. Piikarbidihiomatuotteita voidaan käyttää myös kovien valutuotteiden (esimerkiksi harmaavalurauta) hionnassa. Piikarbidi on kemiallisesti suhteellisen stabiili, mutta se reagoi hyvin voimakkaasti sulien metallien kanssa (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co ja Ni). Piikarbidilla on piinitridiä (Si3N4) parempi hapettumiskestävyys ja korkean lämpötilan lujuus.

Piikarbidi elektroniikassa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Piikarbidia käytetään myös jännitteestä riippuvien vastusten eli varistorien, sekä muiden tehoelektroniikan komponenttien valmistukseen.

Piikarbidin kielletty energiavyö on 3,2 eV, kun se piillä on 1,1 eV. Tämä mahdollistaa komponenttien, joilla on suuri jännitteenkesto ja pieni sarjaresistanssi, valmistamisen. Haittana piikarbidilla on sen vaikea työstettävyys ja myös sen kiteytymisprosessi on hankalampi hallita kuin piillä.[2]

Piikarbidista voidaan valmistaa myös sinistä väriä tuottavia LED:ejä. Itse asiassa ledi-ilmiö havaittiin ensimmäisen kerran piikarbidissa jo vuonna 1907. Samoin ensimmäinen kaupallinen ledi perustui piikarbidiin. Ensimmäinen keltainen 3C-polytyypin SiC-ledi valmistettiin vuonna 1970 Venäjällä ja sininen 6H-ledi vuonna 1980.[3] Piikarbidiin perustuvien kaupallisten ledien pioneeri oli nykyisin lähinnä taskulampuistaan tunnettu Cree yritys. Creen ensimmäinen tuote oli vuonna 1989 julkaistu sininen ledi. Creen työ perustui aikaisempaan Office of Naval Research viraston rahoittamaan tutkimukseen, jossa pyrittiin valmistamaan mikroaaltoalueen bipolaaritransistori piikarbidista.[2]

Muita komponentteja joita on valmistettu piikarbidista ovat Microsemi yrityksen Schottky-diodit ja tehomoduulit. Lisäksi on valmistettu tyristoreita, tasasuunninkomponentteja ja -moduleja, FET-transistoreita, superliitostransistoreja (SJT) ym. Piikarbidityristorit mahdollistavat kymmenkertaiset jännitteet ja satakertaiset kytkentätaajuudet ja paremman lämpötilan keston kuin piityristorit.

Lähteet ja alaviitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Patnaik, P. (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
  2. a b Hänninen, Veijo (2011): Piikarbidi on kova juttu, Prosessori-lehti 9/2011, ss. 49-51
  3. 6H tarkoittaa, että atomit ovat järjestäytyneet heksagonaaliseen hilaan siten että atomikerrosten periodi on kuusi. 3C polytyypissä atomit ovat kuutiohilassa ja jakson periodi on kolme.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.