SiC siliciumcarbideMet 'apparaat' wordt het apparaat bedoeld dat is vervaardigd uit siliciumcarbide als grondmateriaal.
Afhankelijk van de verschillende weerstandseigenschappen wordt er onderscheid gemaakt tussen geleidende siliciumcarbide-vermogenscomponenten enhalfgeïsoleerd siliciumcarbideRF-apparaten.
Belangrijkste apparaatvormen en toepassingen van siliciumcarbide
De belangrijkste voordelen van SiC ten opzichte vanSi-materialenZijn:
SiC heeft een bandkloof die 3 keer zo groot is als die van Si, wat lekstroom kan verminderen en de temperatuurbestendigheid kan verhogen.
SiC heeft een 10 keer hogere doorslagsterkte dan Si, kan de stroomdichtheid, de werkfrequentie en het spanningsbestendigheidsvermogen verbeteren en het aan-uitverlies verminderen, waardoor het geschikter is voor hoogspanningsapplicaties.
SiC heeft een tweemaal zo hoge elektronenverzadigingsdriftsnelheid als Si, waardoor het op een hogere frequentie kan werken.
SiC heeft een driemaal hogere thermische geleidbaarheid dan Si, betere warmteafvoerprestaties, kan een hoge vermogensdichtheid ondersteunen en de warmteafvoervereisten verlagen, waardoor het apparaat lichter wordt.
Geleidend substraat
Geleidend substraat: Door diverse onzuiverheden in het kristal te verwijderen, met name onzuiverheden op ondiepe niveaus, om de intrinsiek hoge soortelijke weerstand van het kristal te bereiken.
Geleidendsiliciumcarbide substraatSiC-wafel
Geleidende siliciumcarbide-vermogenscomponenten worden vervaardigd door de groei van een epitaxiale siliciumcarbide-laag op een geleidend substraat. Deze epitaxiale siliciumcarbide-laag wordt vervolgens verder verwerkt, bijvoorbeeld voor de productie van Schottky-diodes, MOSFET's, IGBT's, enz. Ze worden hoofdzakelijk gebruikt in elektrische voertuigen, zonne-energiecentrales, spoorwegen, datacenters, laadstations en andere infrastructurele toepassingen. De prestatievoordelen zijn als volgt:
Verbeterde eigenschappen bij hoge druk. De doorslagsterkte van het elektrische veld van siliciumcarbide is meer dan tien keer zo groot als die van silicium, waardoor de weerstand tegen hoge druk van siliciumcarbide-componenten aanzienlijk hoger is dan die van equivalente siliciumcomponenten.
Betere eigenschappen bij hoge temperaturen. Siliciumcarbide heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan silicium, waardoor de warmteafvoer van het apparaat gemakkelijker verloopt en de maximale bedrijfstemperatuur hoger ligt. De hoge temperatuurbestendigheid kan leiden tot een aanzienlijke toename van de vermogensdichtheid, terwijl de eisen aan het koelsysteem worden verlaagd, waardoor de terminal lichter en kleiner kan worden.
Lager energieverbruik. ① Siliciumcarbidecomponenten hebben een zeer lage aanweerstand en een laag aanverlies; (2) De lekstroom van siliciumcarbidecomponenten is aanzienlijk lager dan die van siliciumcomponenten, waardoor het energieverlies wordt verminderd; ③ Er is geen sprake van stroomstaartvorming tijdens het uitschakelproces van siliciumcarbidecomponenten en het schakelverlies is laag, wat de schakelfrequentie voor praktische toepassingen aanzienlijk verbetert.
Semi-geïsoleerd SiC-substraat: N-dotering wordt gebruikt om de soortelijke weerstand van geleidende producten nauwkeurig te regelen door de corresponderende relatie tussen stikstofdoteringsconcentratie, groeisnelheid en kristalsoortelijke weerstand te kalibreren.
Hoogzuiver, halfgeleidend substraatmateriaal
Halfgeleidende RF-componenten op basis van siliciumkoolstof worden verder vervaardigd door een epitaxiale laag galliumnitride te laten groeien op een halfgeleidend siliciumcarbidesubstraat om een epitaxiale siliciumnitrideplaat te verkrijgen, waaronder HEMT's en andere galliumnitride RF-componenten, die hoofdzakelijk worden gebruikt in 5G-communicatie, voertuigcommunicatie, defensietoepassingen, gegevensoverdracht en de ruimtevaart.
De verzadigde elektronendriftsnelheid van siliciumcarbide en galliumnitride is respectievelijk 2,0 en 2,5 keer zo hoog als die van silicium. Daardoor is de werkfrequentie van siliciumcarbide- en galliumnitride-apparaten hoger dan die van traditionele siliciumapparaten. Galliumnitride heeft echter als nadeel een slechte hittebestendigheid, terwijl siliciumcarbide een goede hittebestendigheid en thermische geleidbaarheid heeft. Deze eigenschappen compenseren de slechte hittebestendigheid van galliumnitride-apparaten. Daarom gebruikt de industrie halfgeleidend siliciumcarbide als substraat, waarop vervolgens een epitaxiale GAN-laag wordt aangebracht voor de productie van RF-apparaten.
Neem bij inbreuk contact op met Delete.
Geplaatst op: 16 juli 2024