Искусственный карбид кремния – это основное сырье для производства нелинейных полупроводниковых сопротивлений. Искусственный карбид кремния представляет собой соединение кремния и углерода, его химическая формула SiC. Карбид кремния стехиометрического состава имеет в своем составе 29,955% С и 70,045% Si, в природе встречается крайне редко.

Изготовление искусственного карбида кремния осуществляется непосредственно в электрических печах. Происходит это, благодаря восстановлению двуокиси кремния SiO2 углеродом C. Это наглядно видно в химическом уравнении:

SiO2+3C=SiC+2CO

В зависимости от примененного сырья и метода проведения технологического процесса изготавливают кристаллы карбида кремния SiC разной окраски. Кристаллы чистого карбида кремния стехиометрического состава не имеют цвета. Поэтому даже невооруженным взглядом можно прийти к выводу, что искусственный карбид кремния имеет в своем составе большое количество примесей. Эти примеси могут являться и компонентами чужеродных элементов, и примесями, которые являются превышением определенной компоненты над стехиометрическим составом. К примеру, кристаллам карбида кремния придает зеленую окраску добавление в его шихту поваренной соли или же элементов V группы (N, Р, As, Sb, Bi), в то время как при добавлении в шихту таких веществ, как Са, Mg, В, Al, Ga, In, придает кристаллам голубой или фиолетовый оттенок, а в более толстых слоях – чёрный.

Такое свойство порошкообразного карбида кремния, как электропроводность, непосредственно зависит от электропроводности исходных кристаллов, от их размера, от степени сжатия частиц, температуры и напряженности электрического поля.

То, что карбид кремния имеет полупроводниковую природу, объясняется сильным влиянием дефектов и примесей на его электропроводность.

Карбид кремния, не имеющий в своем составе примесей, который при низких температурах обладает собственной проводимостью, пока не удавалось произвести. Основные электрически активные примеси – это алюминий Al и азот N. Алюминий выступает в качестве загрязняющей примеси в углеродистом кварцевом сырье. В процессе синтеза карбида кремния он растворяется. Азот легирует карбид кремния в процессе синтеза и снижения температуры печи.

Карбид кремния, который выпускается абразивной промышленностью, можно разделить на два вида по содержанию в нем примесей: чёрный карбид кремния и зеленый карбид кремния. Зеленый оттенок монокристаллов обусловлен наличием в их составе азота, а чёрный – алюминия. Кстати, зеленый карбид кремния содержит меньше примесей.

При увеличении давления повышается электропроводность кристаллов SiC и уменьшается нелинейность порошков карбида кремния.

Электропроводность карбидкремниевых порошков возрастает прямо пропорционально крупности зерен. Это обусловлено тем, что при уменьшении количества контактов, которые расположены на определенной площади, плотность тока на каждый из контактов возрастает. Общее сопротивление порошка уменьшается по причине того, что с увеличением плотности тока падает сопротивление контакта.

Такие примеси, как железо, алюминий и хром увеличивают электропроводимость порошка, в то время как марганец и кальций – уменьшают.

При увеличении напряженности электрического поля сопротивление порошков карбида кремния уменьшается.

Примесная проводимость карбида кремния ограничена температурой 1400 – 1550оС, изменение электропроводности определяется его собственной проводимостью при более высоких температурах.

При более низких температурах, когда примесная проводимость преобладает, электропроводность пропорциональна концентрации всех носителей тока, а также содержанию электрически активной добавки, которая растворена в кристаллической решетке полупроводника.

К электрическим приборам из карбида кремния относятся: диоды Шоттки, силовые ключевые приборы, транзисторы и тиристоры.