Perkenalan

Silikon karbida (SiC) adalah material keramik terkenal yang sangat berguna untuk teknologi masa kini. Kenyataannya adalah bahwa banyak industri baru yang menuntut suhu tinggi dan stabilitas termal dalam kondisi kerja yang intens hampir tidak dapat hidup tanpa silikon karbida. Alasannya tidak mengada-ada – silikon karbida memiliki sifat-sifat yang sangat dibutuhkan yang membuatnya bekerja dengan cemerlang dalam keadaan ini. Yang terpenting adalah kekerasan super dan konduktivitas termal yang tinggi dari material keramik yang sedang tren ini. Dalam artikel hari ini, Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang sifat-sifat silikon karbida dan seberapa berguna sifat-sifat tersebut bagi energi baru dan industri baru di seluruh dunia. Anda juga akan melihat mengapa SiC bermanfaat bagi semikonduktor dan industri elektronika daya.

Apa itu Silikon Karbida?

Karbida silikon (SiC) adalah material keramik kristal berwarna keabu-abuan yang dibuat secara industri dari silikon dan karbon. Karbida silikon memiliki struktur tetrahedral kisi kristal karbon dan silikon yang terikat secara kovalen sehingga membuatnya sangat keras. Sebagian besar produsen menyebutnya Karborundum dan sangat relevan saat ini karena standar kinerja dan sifatnya yang tinggi. Di atas material keramik canggih lainnya, karbida silikon merupakan komponen utama semikonduktor generasi ketiga yang Anda lihat saat ini. Tanpanya, sebagian besar semikonduktor ini tidak akan berfungsi dengan baik. Mereka akan rusak karena beban dan tegangan yang berat atau menjadi terlalu panas dalam suhu yang tinggi karena pembuangan panas yang buruk.

Karbida silikon sebenarnya mudah diproduksi menggunakan proses Acheson. Yang perlu Anda lakukan adalah mencampur kelebihan silikon (kuarsa petroleum), bersama beberapa aditif penting dengan karbon (kokas industri) dalam tungku dengan panas dan suhu yang sangat tinggi mencapai 2.400°C. Jika Anda adalah produsen yang ingin memproduksi SiC dengan mutu terbaik untuk aplikasi profil tinggi, Anda dapat melakukan sintering karbida silikon pada suhu yang lebih tinggi dan tekanan yang lebih rendah.

Jadi, untuk apa silikon karbida digunakan? Kenyataannya, penggunaan SiC sangat banyak dan mencakup banyak sektor. Silikon karbida adalah salah satu dari sedikit material keramik canggih yang dapat meningkatkan efisiensi dan kinerja perangkat atau peralatan industri Anda secara signifikan. Sebagai teknisi produksi, silikon karbida dapat membantu Anda memproduksi perangkat yang lebih cepat dan lebih stabil - perangkat yang tidak hanya kebal terhadap panas berlebih tetapi juga ringan, yang dapat sangat mengurangi biaya produksi Anda.

Anda dapat menggunakan silikon karbida untuk memproduksi baterai yang lebih aman dan lebih baik untuk kendaraan listrik karena bobotnya yang ringan dan stabilitas termalnya. Baterai silikon karbida ini cenderung terisi daya lebih cepat tidak hanya pada kendaraan listrik tetapi juga pada perangkat elektronik berdaya tinggi lainnya. Perusahaan otomotif, dan baru-baru ini industri kedirgantaraan kini menggunakan material SiC untuk memproduksi suku cadang, bantalan mesin, dan cincin segel karena sifatnya yang sangat keras dan tahan aus.

Anda juga dapat menggunakannya untuk memproduksi chip silikon karbida dan wafer silikon untuk semikonduktor bermutu tinggi, tahan aus alat/roda penggiling dan pemotong, pelapis tungku, instrumen optik, cermin, perangkat medis seperti sinar-X dan sejumlah komponen penting lainnya yang digunakan dalam industri baru saat ini.

Sifat-sifat Karbida Silikon

Beberapa sifat SiC yang menonjol adalah:

• Tidak larut dalam air dan asam

• Memiliki kekuatan tekan tinggi dan ketangguhan patah sebesar 6,8 MPa·√m

• Ia memiliki kepadatan 3,21 g/cm3

• Memiliki kekerasan 32 GPa dan rating 9,5 pada Skala Kekerasan Mohs

• Ini adalah semikonduktor dengan celah pita lebar dengan celah pita 3,26 eV

• Memiliki konduktivitas termal 120 W/m•K

• Ini memiliki modulus elastisitas 440 GPa

• Memiliki kekuatan lentur 490 MPa

• Dapat menahan suhu mencapai 2.600°C

• Koefisien ekspansi termal adalah 4,0 x10–6/°C

• Sangat tahan terhadap korosi, keausan, dan kerusakan.

Karbida Silikon dan Semikonduktor

Sebelumnya, beberapa industri menggunakan chip silikon dan beberapa bahan keramik canggih lainnya untuk memproduksi semikonduktor bagi perangkat dan mesin elektronik. Anda dapat menyebut semikonduktor yang mereka gunakan sebagai "semikonduktor generasi pertama" karena kecepatannya yang lambat dan terlalu panas. Namun, karena semikonduktor tersebut bukan semikonduktor dengan celah pita lebar, efisiensinya secara keseluruhan buruk, terutama dengan meningkatnya permintaan presisi tinggi dalam suhu panas. Maju cepat ke masa kini, penggunaan silikon karbida dalam industri yang sama kini telah menghasilkan produksi semikonduktor dengan celah pita lebar yang lebih baik dan jauh lebih baik. Semikonduktor yang sekarang dikenal sebagai "semikonduktor generasi ketiga" ini mengandung chip silikon karbida dan wafer SiC.

Industri yang sedang berkembang menggunakan substrat silikon karbida (chip dan wafer) untuk meningkatkan standar kinerja semikonduktor dengan celah pita lebar yang baru diproduksi ini. Chip silikon karbida dan heat sink dalam semikonduktor dan panel elektronik perangkat listrik membantu mereka menghilangkan panas lebih cepat. Hal ini juga membuat mereka cukup kuat untuk menahan tegangan atau beban berlebih tanpa putus. Semua ini dimungkinkan karena kekerasan SiC dan konduktivitas termal yang tinggi.

Saat ini, para insinyur masih lebih memilih semikonduktor berbasis silikon karbida daripada silikon dalam produksi mereka. Mengapa? Biaya produksinya rendah, dan dibandingkan dengan yang lain, semikonduktor ini tidak terlalu panas atau rusak dalam suhu tinggi, kondisi mekanis yang tinggi, dan kondisi lingkungan yang sangat menegangkan. Keunggulan ini dikarenakan stabilitas termal dan kekerasannya yang sangat baik.

Efisiensi ini Bahan SiC dalam semikonduktor bahkan dapat ditingkatkan saat Anda mendopingnya. Beberapa dopan meliputi boron, aluminium, arsenik, fosfor, dll.

Jadi, jika bukan silikon karbida, bahan apa lagi yang lebih baik yang akan Anda pertimbangkan sebagai produsen dalam memproduksi dan melapisi semikonduktor ini? Tidak ada! Mari kita bahas lebih jauh tentang penggunaan silikon karbida dalam industri yang sedang berkembang.

Karbida Silikon dan Industri yang Berkembang

Banyak industri manufaktur yang mulai berkembang dalam beberapa tahun terakhir semuanya menggunakan silikon karbida dalam aplikasi presisi tinggi. Industri di berbagai bidang seperti teknik, otomotif, elektronika daya, energi surya, kedirgantaraan, bahan abrasif, dan bahkan yang terbaru, perawatan kesehatan. Semua industri ini membutuhkan material keramik yang sangat stabil dan kuat dengan sifat-sifat yang sangat baik seperti yang disediakan oleh SiC. Misalnya, perusahaan teknik mesin membutuhkan material berkekuatan tinggi untuk memproduksi batang, lapisan tungku pembakaran, rotor mesin, dan cincin segel. Material terbaik untuk aplikasi ini adalah SiC karena hanya Berlian yang mengalahkannya dalam hal kekerasan dan stabilitas termal.

Industri otomotif tahu bahwa suku cadang dan mesin mobil mereka akan berfungsi lebih baik dengan silikon karbida. Bagaimana? SiC sangat keras seperti yang telah disebutkan sebelumnya; ia juga sangat tahan terhadap keausan, dan bahan kimia penyebab karat, serta cukup stabil untuk menghantarkan panas dan listrik tanpa menyebabkan masalah eksternal. Ini adalah kualitas yang sangat penting jika Anda ingin memproduksi mobil yang bagus dengan suku cadang dan fungsionalitas yang sangat baik.

Dengan industri otomotif baru yang kini merambah produksi kendaraan listrik seperti Tesla, mereka membutuhkan SiC untuk meningkatkan tingkat konversi daya, memproduksi baterai silikon karbida, mengurangi ukuran, dan mempertahankan akselerasi dan deselerasi yang stabil saat berkendara.

Energi surya juga tidak ketinggalan, industri yang sedang berkembang di bidang ini kini memproduksi inverter surya dan baterai berbasis silikon karbida dengan modul daya dan efisiensi tinggi. Perangkat catu daya tak terputus (UPS) dan turbin angin yang digunakan dalam energi terbarukan semuanya merupakan bagian dari penggunaan silikon karbida. Silikon karbida membantu Anda mengurangi biaya dan ukuran material sekaligus meningkatkan efektivitas produk surya ini. Tingkat konversi surya kini mencapai setidaknya 95% berkat penggunaan silikon karbida. Pada 97,5%, inverter yang ditingkatkan ini telah mengurangi kehilangan energi secara keseluruhan yang setara dengan 25%. Anda dapat membayangkan keuntungan besar yang ditawarkan SiC di sini.

Selanjutnya, elektronika daya juga memanfaatkan SiC dalam produksi lampu LED yang lebih efisien dan hemat daya. Dengan penurunan suhu dan konduktivitas listrik yang lebih baik, SiC cenderung membuat lampu LED ini bertahan lebih lama dan bahkan tampil lebih terang. Hal ini berarti pengurangan biaya produksi dan hasil yang lebih baik bagi industri di bidang ini.

Penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa penggunaan dan aplikasi silikon karbida di semua industri yang sedang berkembang ini telah meroket secara global. Pada tingkat yang meningkat, pasar SiC saat ini (untuk semikonduktor, elektronika daya, dan aplikasi lainnya) yang bernilai $4 miliar pada tahun 2023, dapat mencapai titik tertinggi di pasar lebih dari $10 miliar pada tahun 2026.

Investor di bidang energi baru dan keramik membeli produk ini dengan sangat pesat. Pemasok silikon karbida kini merajalela di berbagai benua di dunia karena potensi SiC yang cemerlang. Jangan sampai ketinggalan, hubungi kami sekarang di Keramik GGS untuk material SiC dan Sintered SiC berkualitas tinggi yang sesuai dengan aplikasi Anda. Kami adalah yang terdepan di antara pemasok silikon karbida, dan Anda dapat yakin bahwa Anda akan mendapatkan yang terbaik dari kami.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Untuk apa silikon karbida digunakan?

Selain penggunaan silikon karbida dalam kondisi lingkungan yang sangat mekanis dan bertekanan tinggi, sebagian besar produsen menggunakannya sebagai bahan abrasif untuk memproduksi amplas, penggiling, atau alat pemotong dan roda.

Apa bahan baku dalam produksi silikon karbida?

Bahan baku utama yang digunakan dalam produksi SiC (melalui proses Acheson) adalah kuarsa minyak bumi (silikon industri) dan kokas (karbon).

Berapa titik leleh silikon karbida?

Silikon karbida tidak memiliki titik leleh yang pasti. Namun, Anda akan melihat bahwa silikon karbida mulai menyublim pada suhu 2.730°C.

Kesimpulan

Sekarang, Anda pasti tahu jawaban terbaik untuk pertanyaan “Untuk apa silikon karbida digunakan?” Jadi, jika Anda baru pertama kali atau sudah lama berkecimpung di industri ini, Anda tahu pasti bahwa silikon karbida adalah pilihan terbaik. Ini bahan keramik multi dimensi banyak digunakan dalam semikonduktor, elektronika daya, dan beberapa bidang lainnya. Selain sangat keras dan stabil secara termal, kemampuannya untuk menahan bahan kimia berbahaya, suhu tinggi, dan keausan dalam kondisi yang keras membuatnya menjadi bahan yang sangat baik untuk diandalkan oleh produsen mana pun. Silikon karbida layak mendapatkan semua popularitas dan pengakuan yang diperolehnya secara global saat ini. Tidak diragukan lagi, silikon karbida memberikan secercah harapan yang kuat bagi industri yang sedang berkembang sekarang dan di masa mendatang!