چرا می‌توان از کاربید سیلیکون سیاه به عنوان ماده اولیه برای صفحات شیر صاعقه‌گیر استفاده کرد؟
انتخاب کاربید سیلیکون سیاه در تولید صفحات شیر برقگیر عمدتاً بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آن است. دلایل خاص شامل موارد زیر است:
۱. ویژگی‌های مقاومت غیرخطی و خواص الکتریکی
کاربید سیلیکون سیاه دارای ویژگی‌های رسانایی غیرخطی است، یعنی مقاومت آن تحت ولتاژ بالا به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و تحت ولتاژ پایین در حالت مقاومت بالا باقی می‌ماند. این ویژگی با عملکرد اصلی صفحه شیر برقگیر سازگار است: هنگامی که اضافه ولتاژ صاعقه رخ می‌دهد، جریان تخلیه را به سرعت هدایت می‌کند و تحت ولتاژ عادی حالت مقاومت بالا را بازیابی می‌کند تا جریان پیوسته فرکانس برق را مسدود کند.
رسانایی حرارتی بالای آن (رسانایی حرارتی ۱۲۰-۱۶۰ وات بر متر مکعب در کلوین) و ضریب انبساط حرارتی پایین می‌تواند به طور موثری ضربه پرانرژی ناشی از صاعقه را پراکنده کرده و از گرم شدن بیش از حد موضعی یا پارگی مواد جلوگیری کند.
۲. پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر دمای بالا
کاربید سیلیکون سیاه می‌تواند در دماهای بالا (می‌تواند بیش از 1600 درجه سانتیگراد را تحمل کند) و محیط‌های خورنده پایدار بماند و برای استفاده در صفحات شیر برقگیر که اغلب در برابر قوس‌های ولتاژ بالا و فرسایش شیمیایی مقاومت می‌کنند، مناسب است.
با تنظیم اندازه ذرات و فرآیند پخت، می‌توان مقاومت در برابر شوک حرارتی آن را بیشتر افزایش داد تا از شکست خستگی ماده ناشی از تغییرات ناگهانی دما جلوگیری شود.
3. سازگاری فرآیند تولید
کاربید سیلیکون سیاه را می‌توان از طریق پوشش میکرو پودری، پخت در دمای بالا و سایر فرآیندها به یک ساختار صفحه شیر با چگالی بالا تبدیل کرد تا الزامات برق‌گیرها برای یکنواختی مواد و مقاومت مکانیکی را برآورده کند. به عنوان مثال، عملکرد پاسخ دینامیکی صفحه شیر را می‌توان با پوشش یکنواخت میکرو پودر روی سطح زیرلایه سرامیکی با استفاده از روش آبکاری بهینه کرد.
4. راندمان اقتصادی و کاربرد بالغ
در مقایسه با سایر مواد نیمه‌هادی (مانند اکسید روی)، فرآیند آماده‌سازی کاربید سیلیکون سیاه بالغ و کم‌هزینه است و پس از ترکیب با موادی مانند آلومینا، عملکرد الکتریکی صفحه شیر می‌تواند بیشتر بهبود یابد.
خلاصه
به دلیل ویژگی‌های مقاومت غیرخطی، پایداری حرارتی و سازگاری فرآیند، کاربید سیلیکون سیاه به ماده‌ای ایده‌آل برای صفحات شیر برقگیر تبدیل شده است که عملکرد قابل اعتماد تجهیزات را در شرایط سخت تضمین می‌کند و عمر مفید آن را افزایش می‌دهد.