เหตุใดซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจึงสามารถใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับแผ่นวาล์วป้องกันฟ้าผ่าได้?
การเลือกซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำในการผลิตแผ่นวาล์วป้องกันฟ้าผ่าขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์เป็นหลัก เหตุผลเฉพาะมีดังนี้:
1. ลักษณะความต้านทานแบบไม่เชิงเส้นและคุณสมบัติทางไฟฟ้า
ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้น นั่นคือ ความต้านทานจะลดลงอย่างมากภายใต้แรงดันไฟฟ้าสูงและยังคงอยู่ในสถานะความต้านทานสูงภายใต้แรงดันไฟฟ้าต่ำ ลักษณะนี้สอดคล้องกับฟังก์ชันหลักของแผ่นวาล์วป้องกันฟ้าผ่า: จะนำกระแสปล่อยอย่างรวดเร็วเมื่อเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินจากฟ้าผ่า และคืนสถานะความต้านทานสูงภายใต้แรงดันไฟฟ้าปกติเพื่อปิดกั้นกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องความถี่ไฟฟ้า
ค่าการนำความร้อนสูง (ค่าการนำความร้อน 120-160 W/m·K) และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ช่วยกระจายผลกระทบพลังงานสูงจากการถูกฟ้าผ่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ และหลีกเลี่ยงการเกิดความร้อนสูงเกินไปในบริเวณนั้นหรือการแตกหักของวัสดุ
2. ความเสถียรทางเคมีและทนต่ออุณหภูมิสูง
ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำสามารถคงความเสถียรได้ที่อุณหภูมิสูง (ทนได้มากกว่า 1,600℃) และสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน และเหมาะสำหรับใช้ในแผ่นวาล์วป้องกันฟ้าผ่าที่ทนต่อส่วนโค้งไฟฟ้าแรงสูงและการกัดกร่อนทางเคมีบ่อยครั้ง
โดยการปรับขนาดอนุภาคและกระบวนการเผาผนึก สามารถเพิ่มความต้านทานการกระแทกจากความร้อนได้มากขึ้นเพื่อป้องกันความล้มเหลวของวัสดุที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหัน
3. ความสามารถในการปรับตัวของกระบวนการผลิต
ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำสามารถทำเป็นโครงสร้างแผ่นวาล์วที่มีความหนาแน่นสูงได้โดยการเคลือบผงไมโคร การเผาผนึกอุณหภูมิสูง และกระบวนการอื่นๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของตัวป้องกันฟ้าผ่าสำหรับความสม่ำเสมอของวัสดุและความแข็งแรงเชิงกล ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการตอบสนองแบบไดนามิกของแผ่นวาล์วสามารถปรับให้เหมาะสมได้โดยการเคลือบผงไมโครบนพื้นผิวของพื้นผิวเซรามิกโดยใช้วิธีการชุบด้วยน้ำ
4. ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจและการใช้งานที่ครบถ้วน
เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ (เช่น ซิงค์ออกไซด์) กระบวนการเตรียมซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจะครบถ้วนและมีต้นทุนต่ำ และหลังจากผสมกับวัสดุ เช่น อะลูมินาแล้ว ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแผ่นวาล์วสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้
บทสรุป
เนื่องจากคุณสมบัติความต้านทานแบบไม่เชิงเส้น ความเสถียรทางความร้อน และความสามารถในการปรับตัวของกระบวนการ ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำจึงกลายเป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับแผ่นวาล์วป้องกันฟ้าผ่า ช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะที่รุนแรง และยืดอายุการใช้งานได้