آیا نیترید سیلیکون عایق الکتریکی خوبی است؟- Zhejiang Shangguijuli Special Material Technology Co., Ltd.

در دنیای مواد پیشرفته ، سرامیک های نیترید سیلیکون به دلیل خاصیت مکانیکی و حرارتی استثنایی آنها جشن گرفته می شود. با این حال ، یک سؤال متداول ، به ویژه در الکترونیک و کاربردهای درجه حرارت بالا ، این است که آیا این ماده نیز به عنوان یک عایق الکتریکی عمل می کند.

پاسخ کوتاه این است: بله ، نیترید سیلیکون یک عایق الکتریکی عالی است.

درک خصوصیات عایق نیترید سیلیکون

برای اینکه یک عایق الکتریکی مؤثر باشد ، یک ماده باید در برابر جریان جریان الکتریکی مقاومت کند. این مقاومت توسط آن اندازه گیری می شود مقاومت الکتریکی - هرچه مقاومت بالاتر باشد ، عایق بهتر می شود. نیترید سیلیکون ( $حرف من_{3} حرف_{4}$ ) دارای مقاومت بسیار بالایی است ، به طور معمول در محدوده $1 0^{14}$ به $1 0^{16}$ اهم سانتی متر در دمای اتاق. برای متن ، این قابل مقایسه با یا حتی بهتر از بسیاری از سرامیک های عایق سنتی مانند آلومینا است ( $بوها سعادت_{2} ای_{3}$ ) و زیرکونیا ( $Z حرف ای_{2}$ ).

چه چیزی باعث می شود سیلیکون نیترید در مسدود کردن جریان الکتریکی بسیار مؤثر باشد؟ پاسخ در ساختار اتمی منحصر به فرد آن نهفته است. اتم های سیلیکون و نیتروژن پیوندهای کووالانسی قوی و قوی تشکیل می دهند که بزرگ ایجاد می کنند شکاف باند بشر شکاف باند انرژی مورد نیاز برای آزاد کردن الکترون ها از اتم های آنها برای انجام برق است. از آنجا که نیترید سیلیکون شکاف باند گسترده ای دارد ، برای ایجاد الکترون های رایگان به مقدار قابل توجهی انرژی نیاز دارد و آن را به یک ماده ایده آل برای کاربردهایی تبدیل می کند که در آن هدایت الکتریکی نگرانی عمده ای است.

عوامل و برنامه های اصلی

خواص عایق سرامیک های نیترید سیلیکون فقط نظری نیستند ؛ آنها برای استفاده از آن در بسیاری از زمینه های پیشرفته بسیار مهم هستند.

عملکرد درجه حرارت بالا: یکی از مهمترین مزایای نیترید سیلیکون ، توانایی آن در حفظ مقاومت الکتریکی خود حتی در دماهای بسیار بالا است. در حالی که بسیاری از مواد در هنگام گرم شدن ، افت چشمگیر در قابلیت های عایق خود را مشاهده می کنند ، نیترید سیلیکون یکپارچگی خود را حفظ می کند و آن را برای الکترونیک ، سنسورها و اجزای پرقدرت در محیط های حرارتی شدید مانند موارد موجود در موتورها و کوره های صنعتی مناسب می کند.
قدرت دی الکتریک: این یکی دیگر از معیارهای مهم برای عایق ها است ، و اندازه گیری توانایی یک ماده در مقاومت در برابر میدان الکتریکی بدون تجزیه. نیترید سیلیکون از استحکام دی الکتریک بسیار بالایی برخوردار است ، به این معنی که می توان از آن در برنامه های ولتاژ بالا و بدون خطر قوس یا نشت جریان استفاده کرد. این خاصیت در تولید بسترهای الکترونیکی و بسته بندی نیمه هادی برق بسیار ارزشمند است.
ثبات مکانیکی و حرارتی: ترکیبی از عایق الکتریکی عالی با سختی برتر ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر شوک حرارتی سرامیک های نیترید سیلیکون یک ماده برای طیف گسترده ای از برنامه های خواستار. به عنوان مثال ، در وسایل نقلیه هیبریدی و برقی ، در یاتاقان ها و ماژول های برق استفاده می شود که نه تنها باید در برابر بارهای مکانیکی و درجه حرارت بالا مقاومت کند بلکه برای جلوگیری از جریانهای ولگرد که می تواند به اجزای حساس آسیب برساند ، جداسازی الکتریکی را نیز فراهم می کند.

چه زمانی از آن به عنوان عایق استفاده می شود؟

عملکرد دوگانه استحکام مکانیکی و عایق الکتریکی باعث می شود نیترید سیلیکون در صنایع خاص به ویژه ارزشمند باشد:

الکترونیک: از آن به عنوان یک بستر برای مدارهای یکپارچه و در بسته بندی برای الکترونیک برق استفاده می شود که در آن پایه ای از گرما و جدا کننده الکتریکی فراهم می کند.
خودرو: در موتورها و اینورتر وسیله نقلیه الکتریکی (EV) ، یاتاقان های نیترید سیلیکون از پدیده ای که به عنوان "فلوت" شناخته می شود ، از تخلیه الکتریکی جلوگیری می کند که می تواند به یاطاقان سنتی فولادی آسیب برساند.
هوافضا: سنسورهای درجه حرارت بالا و مؤلفه های موتورهای جت و فضاپیما به نیترید سیلیکون متکی هستند تا بتوانند تحت گرمای شدید و استرس الکتریکی عملکردی داشته باشند.

در پایان ، در حالی که سرامیک های نیترید سیلیکون در درجه اول به دلیل سختی و مقاومت حرارتی آنها شناخته شده است ، خاصیت عایق الکتریکی استثنایی آنها سنگ بنای ارزش آنها در مهندسی مدرن است. توانایی آنها در حفظ مقاومت بالا و قدرت دی الکتریک در محیط های سخت ، آنها را به یک انتخاب برتر برای انواع برنامه های مهم تبدیل می کند. $ $