Tarkib menyusi
● SIK ishlab chiqarishning tarixiy asoslari
● Silikon karbid sintezi uchun xom ashyo
● Sanoat ishlab chiqarish jarayoni oqimi
>> 1-bosqich: Achesson pechak reaktsiyasi
>> 2-bosqich: sintezdan keyingi qayta ishlash
● Ilg'or ishlab chiqarish texnikasi
>> Jismoniy bug 'tashish (PVT)
>> Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)
● Soha bo'yicha sanoat dasturlari
● Ishlab chiqarish muammolari va echimlar
>> Xarajatlarni kamaytirish strategiyalari
● SIC ishlab chiqarishning kelajakdagi tendentsiyalari
>> Katta kristal o'sishi
>> Qo'shimcha ishlab chiqarish
>> Barqaror ishlab chiqarish
● Xulosa
● FAQlar
>> 1-savol: Nima uchun Acheson jarayoni mujassam etgan holda dominant bo'lib qoladi?
>> 2-savol: Ishlab chiqaruvchilar qanday qilib ishlab chiqaruvchilar kristal tuzilishini ishlab chiqaradi?
>> 3-savol: SIC ishlab chiqarishni atrof-muhitga ta'siri qanday?
>> 4-savol: Silikon karbidi 3D bosilganmi?
>> Q5YUQ KO'RSATADI FAQAT ISHLAB CHIQARILDI?
● Iqtiboslar:
Silikon karberi (SIC) kuchli sohada kuchli sohada (9.5 chog '), issiqlik barqarorligi (1,650 ° C gacha) va kimyoviy qarshilik ko'rsatadi. Bu sintetik keramik moddalar byulletel quroldan eva elektr energiyasiga nisbatan qo'llanilishi. Uning sanoat asrab olish maslahasida bir yillik ishlab chiqarish jarayoni o'nlab yillar davomida tavsiya etilgan innovatsiyalar orqali tavsiya etilgan.
SIK ishlab chiqarishning tarixiy asoslari
Edvard Achesonning tasodifiy kashfiyoti
1891 yilda, olmos sinteziga urinayotganda, Edvard Acheson loy va uglerodni elektr energiyasini isitma orqali kremniy karbidini yaratdi. Ushbu servis Achesonning patentlangan Achon jarayoni - global SIK ishlab chiqarilishining 80 foizi uchun javobgar bo'lgan ushbu servislik tajriba. Niagara sharsharasi (1893) boshlangan gidroenergetikaga yaqin bo'lgan birinchi tijorat zavodi talab qilinadi.
Ishlab chiqarish texnikasining evolyutsiyasi
1920-yillarga kelib, o'choqlardan foydalanib, o'choqni izolyatsiyalash energiya samaradorligini 40 foizga oshirdi. 1950 yillarda yarimo'tkazgichlar to'plamini yoqish uchun yuqori tozalik kristallari uchun oqim undirildi. Bugungi kunda 600 dan ortiq kabriklar SIK ishlab chiqariladi, Xitoy global chiqishning 70 foizi hukmronlik qiladi.
Silikon karbid sintezi uchun xom ashyo
Silikon karbidini ishlab chiqarish uchta asosiy tarkibiy qismni talab qiladi:
| moddiy |
rol |
Malical manbalar |
Tozalash talabi |
| Silli (SiO) |
Kremniy donor |
Kvarts qumi, guruch husk kullari |
> 98,5% SiO₂ |
| Uglerod (c) |
Raqamni kamaytirish |
Neft koke, antrakit ko'mir |
Past kul tarkibi |
| Qo'shimchalar |
Jarayonni optimallashtirish |
Yog'och chiplari, natriy xlorid |
Boshqariladigan nisbatlar |
Yog'och chiplari reaktsiyalar paytida gazdan qochish kanallarini yarating, Nacl esa harorat haroratda 200-300 ° C gacha. Qayta ishlangan Sic Scrap (30% gacha) xom ashyo xarajatlarini kamaytiradi.
Moddiy tayyorgarlik innovatsiyalar
Zamonaviy o'simliklar xom ashyolarga aralashmalarni olib tashlash uchun lazerni saralash, 99,8% xom ashyolar tozalikiga erishadi. Ilg'or qurituvchi tizimlar namlik tarkibini <0,1% gacha kamaytiradi, yuqori haroratli qayta ishlashda bug 'portlashlarini oldini oladi.
Sanoat ishlab chiqarish jarayoni oqimi
1-bosqich: Achesson pechak reaktsiyasi
1. Zaryadlash
- Sillia qumini (55-60%) aralashtiring, neft koksi (35-40%) va 5% qo'shimchalar
- 30 RPMda ishlaydigan aylanma mikserlar orqali bir hil aralashmalarga erishish
- zarrachalar hajmi taqsimlanishi: 100-200 mkm orasida 80%
2. Og'ir haroratli sintez
- 50 million rangi 15 m × 4m to'rtburchaklar pechkaga yuklang
- grafit elektrodlari orqali 10,000-1200A oqimni qo'llang (issiq isitgich)
- Harorat gradientsi:
- elektrod yadrosi: 2,500 ° C
- Tashqi zonalar: 1,800-2000 ° C
3. Kristal o'sishi dinamikasi
- Radial b-sik kristallari elektrodlar atrofida shakllanadi (kubik tuzilishi)
- Tashqi zonalar a-SIC (olti burchakli) 50-200 mkm g'alla o'lchamlari bilan rivojlanadi
- 800 ° C gacha 24 soatlik boshqariladigan tushum
2-bosqich: sintezdan keyingi qayta ishlash
Maydalash va tegirmon
- Birlamchi maydalash: gidravlik jag'lar maydalagichlari Bo'lagichni <50mm bo'laklarga tushiradi
- Ikkilamchi qirring: volfram karbidi balllari 10-500 mmm aralashtiradi
Ilg'or texnikalar:
- Subicron kukuni uchun jet tegirmoni (0,1-10,0,0,0)
- -196 ° C-da kriogenik silliqlash issiqlik tanazzulining oldini oladi
Kimyoviy tozalash
| jarayonlari |
parametrlari |
ta'siri |
| Kislota sho'r yuvish |
15% HF + 20% hnow, 80 ° C, 2h |
Fe, AL, CA nopokliklarini olib tashlaydi |
| Ishqor yuvish |
10% Naohat, 60 ° C, 1H |
Qoldiq kremniy |
| Flotatsiya |
Havo oqimi 2 m³ / min |
Grafitdan ajratilgan SC (zichlik 3.21 g / sm³) ni ajratadi |
Tasniflash texnologiyalari
- lazer difrtrsion analizatorlar ± 0,5 mkm aniqlik bilan saralash
- Elektrostatik ajratish o'tkazuvchan ravishda kontaminantlarni olib tashlaydi
Yakuniy mahsulotni baholash:
- qo'pol git (8-220 Tesh): ishlab chiqarishning 65 foizi
- Mikrlatishchilar (0,1-10 mkm): 25%
- Nanothristalin (<100NM): 10%
Ilg'or ishlab chiqarish texnikasi
Jismoniy bug 'tashish (PVT)
Electronics uchun yuqori tozali bitta kristallar o'sadi:
1
2. Bug'ni urug 'kristaliga tashish (4h - SIC yo'nalish)
3. 100-150mm diametri diametri 0,2-0.5mm / soat / soat
4. <10⊃3 ga erishish; CM⊃2; Mikropish zichligi
Kimyoviy bug 'tushirilishi (CVD)
Ultra toza epitracial qatlamlarni ishlab chiqaradi:
- Prekursors: SIHS (100 SCCM) + C.₃h₈ (50 SCCM)
O'sish sharoitlari:
- Harorat: 1,500-1,800 ° C
- Bosim: 100-200 mbar
- o'sish sur'ati: soatiga 10-50 mm
Arizalar:
- 1.2KV Metfets uchun 10 mkm qatlamlari
- 10kv igbt uchun 100 mm.
Soha bo'yicha sanoat dasturlari
Energetika va quvvat elektronika
- Tesla modeli 3 ta tortishish invertorlari 48 ta sik mozaikadan foydalanadilar, yo'qotishlarni 75% ga kamaytiradi
- 3300V SIC modullari Quyosh invertorlarini 99% samaradorligini ta'minlaydi
Ilg'or qurol tizimlari
- Bick-Sic-Sic kompositalari (70% SIC) 18kg / m⊃2-da 14,5 mm API turlarini to'xtatadi; Orqa zichligi
Aerosospaces komponentlari
- Ge9X dvigatellari SIS / SIC turbinasining kafanidan foydalanadilar, sovutish havosi 30% ga kamayadi
Yarimo'tkazgich ishlab chiqarish
- <10⊃3 bilan 200 mm. CM⊃2; Zichlik zichligi (bo'ri 2024 yo'l xaritasi)
- 5G baza stantsiyalari GAN-SIC-ni RF chiplarini (3-66g't operatsiyasini) ishlaydi
Ishlab chiqarish muammolari va echimlar
| Challenge |
Sanoat yechimi |
iqtisodiy ta'sir |
| Energiya intensivligi (30mw / tonna) |
40% pastroq iste'mol qiladigan lik pechlari |
Har yili har yili 1,2 million dollar tejaydi |
| CO emissiyalari (1,2 tonna / tonna) |
Plazma-yordamchi CO → CO Rotsion (95% samaradorlik) |
Evropa Ittifoqi standartlariga javob beradi |
| Kristal nuqsonlari |
AI-DASTURE issiqlik profilini optimallashtirish |
ScrAp stavkasini 15% dan 4% gacha kamaytiradi |
Xarajatlarni kamaytirish strategiyalari
Qayta ishlangan metallurgiya kremniy (50% gacha kiritish) moddiy xarajatlarni kamaytiradi
- Uzluksiz o'choqlar 3 × VS to'plamni qayta ishlash orqali ko'payadi
SIC ishlab chiqarishning kelajakdagi tendentsiyalari
Katta kristal o'sishi
- 300 mm gofel prototiplari namoyish etildi (II-VI qo'shildi, 2023)
- ko'p zona issiqlik bilan o'zgartirilgan PVT tizimlari 200 million bobga etadi
Qo'shimcha ishlab chiqarish
Siq kukuni bilan urish:
- qatlam qalinligi: 50 mkm
- Sintering: 2,100 ° C Argon atmosferasi
Arizalar:
- raketa palatalari (Surmet Corp)
- yadro yoqilg'isi
Barqaror ishlab chiqarish
- Cou Capture Tizim tizimlari chiqindilarni natriy bikarbonatiga aylantiradi
- Rivojlanishda davom etadigan quyosh termal pechlari (NREL Pilot 2026)
Xulosa
Silikon karbidini ishlab chiqarish Achesonning ibtidoiy pechdan 200 million million yagona kristallarini ishlab chiqaradigan avtomatlashtirilgan zavodlarga olib chiqildi. Industriatlar yuqori tozalikni talab qilmoqdalar (yarimo'tkazuvchilar uchun 99,995%) va kamroq xarajatlar (bu taxminan 500 dollar), anketal karbotermal pasayishni yangi avlod ishlab chiqarishda birlashtiradi. Global Sic bozori bilan 2030 yilga kelib 10 milliard dollarga yetishi, uzluksiz jarayon innovatsiyalari juda muhimligicha qolmoqda. AI-optimallashtirilgan kristalli kristalli o'sish va quyosh energiyali sintezi kabi rivojlanayotgan texnologiyalar SIC ishlab chiqarishni yanada samaraliroq va ekologik jihatdan barqaror qilib yaratishga va'da beradi.
FAQlar
1-savol: Nima uchun Acheson jarayoni mujassam etgan holda dominant bo'lib qoladi?
Ushbu usul katta ishlab chiqarish uchun xarajatlarni (<$ 5 / kg) eng ko'p saratonlashtiradi, chunki ko'pchilik sanoat dasturlariga mos keladi.
2-savol: Ishlab chiqaruvchilar qanday qilib ishlab chiqaruvchilar kristal tuzilishini ishlab chiqaradi?
Sovutish narxini aniq tartibga solish orqali tezkor qon ketishi b-Sic (kubik) ni yaratadi (kun kubik), sekin sovutish shakllari (olti burchakli).
3-savol: SIC ishlab chiqarishni atrof-muhitga ta'siri qanday?
Zamonaviy o'simliklar KOISSIYALARNING 85-90% RIVOJLANTIRADI VA 60% jarayonni yopiq tizimlar orqali qayta ishlash.
4-savol: Silikon karbidi 3D bosilganmi?
Ha, sik kukunli changning joylashishi, reaktsiyadan keyin reaktsiyalar reaktsiyalari raketa bazasi uchun murakkab geometrlarni yaratadi.
Q5YUQ KO'RSATADI FAQAT ISHLAB CHIQARILDI?
An'anaviy Acheson jarayoni 56 soat (32S issiqlik + 24 soat sovutish) kerak, pvt kristalli o'sishi esa 7-10 kunni oladi.
Iqtiboslar:
[1] https://www.Linkedin.com/pulse/silconon-carbide-syencialbodyons-metods-fcanchois-xavier-xqf7e
[2] https://www.psceramics.com/how-is-silicon-made/
[3] https://www.file.com/world-fiyicicion-carbide/overview/
[4] https://www.linkedin.com/pulse/omprexden-gizon-carbide-from
[5] https://www.dill.com/what-ismme-powgide-powder-prowns-fcow.html
[6] https://www.siaLY.com/blog/silconon-carbide-process.html
[7] https://en.wikipedia.org/wiki/silicon_carbide
[8] https://materisisc.ac.in/~govindg/silicon_carbide_manfemate.htm
[9] https://alme-tech.com/faqs/howou-pro-pocess-iston-carbide
[10] https://www.preciseceramic.com/bog/metods-Poducon-silconon-carbide-and-html
[11] https://www.semicorex.com/news-show-8760.html
[12] https://www.washingtonmills.com/silicikon-carbide/sic-produktsiya
[13] https://en.wikipedia.org/wiki/acheson_process
[14] https://www.atamchemicals.com/ssillicon-carbide_u26029/
[15] https://wededpace.zac.za/bitsTreams/09DA15CB-8cccc1-455-450145/download
[16] https://www.ntnu.no/bogger/120/15/15/15/15/15/15/15/1Rarbide-SiliCON-Si-Fesicon-Si-Fesi-Procones/
[17] https://idw-online.de/-dhefba
