Silīcija karbīda plātņu priekšrocības

Silicijs no silīcija smiltīm apvienojumā ar ogli no akmeņoglēm iegūst neparastu materiālu - silīcija karbīdu (SiC). SiC substrāti ir tehnoloģiju attīstības virzītājspēks elektromobiļos, 5G tīklos un citur.

SiC plāksnīšu ražošanai ir nepieciešamas sarežģītas tehnoloģijas un padziļinātas zināšanas, un ražotājiem ir jācenšas palielināt ražību un uzticamību ražošanas procesā.

Cietība

Silīcija karbīds (SiC) ir ārkārtīgi ciets, izturīgs bezoksīda keramikas materiāls ar vairākām priekšrocībām. Tās ir izturība pret koroziju, nodilumu un nodilumu, izturības un stingrības saglabāšana augstās temperatūrās, laba siltumvadītspēja un zems termiskās izplešanās koeficients - īpašības, kas padara SiC par lielisku substrāta materiālu augstas veiktspējas enerģijas pusvadītāju ierīcēm.

SiC ir universāls pusvadītāju bāzes materiāls, ko var leģēt ar slāpekli un fosforu, veidojot n tipa pusvadītāju, vai beriliju, boru, alumīniju un galliju, veidojot p tipa pusvadītāju. Alfas silīcija karbīda (alfa SiC) kristālisko struktūru, kas ir līdzīga Wurtzite kristāla struktūrai, bieži izvēlas automobiļu invertoriem, jo tā ļauj samazināt ražošanas procesu temperatūru, vienlaikus nodrošinot elektromobiļu invertoru veiktspējas un uzticamības prasības.

SiC ir efektīva silīcija alternatīva, kam ir lielāka joslas sprauga un zemāka ieslēgšanas pretestība, kas nodrošina lielāku pārslēgšanās ātrumu un augstāku efektivitāti - abi šie komponenti ir būtiski mūsdienu energoelektronikā. Turklāt SiC izceļas ar lieliskām elektriskajām īpašībām un ir ļoti izturīgs pret elektromagnētiskiem traucējumiem, kas citādi varētu sabojāt tā virsmu.

Siltumvadītspēja

Silīcija karbīds nodrošina izcilu siltumvadītspēju, padarot to par lielisku materiālu izvēli lieljaudas/augstas frekvences ierīcēm. Turklāt šī īpašība, kā arī materiāla augstā cietība un plašais joslas spraugas intervāls ļauj silīcija karbīdam izturēt augstāku spriegumu un temperatūru nekā tradicionālie pusvadītāju materiāli.

SiC termiskās īpašības galvenokārt nosaka tā atomu struktūra. Tam ir kubiska vienšūnas šūna ar silīcija un oglekļa slāņiem, kas sakārtoti pārmaiņus gar tā c asi, un tas nodrošina izotropus elektriskos un termiskos raksturlielumus, kas ir vienādi visos virzienos. Turklāt SiC var ražot arī dažādos politipos atkarībā no konkrētā lietojuma vajadzībām; tas, kuru politipu izvēlaties, ir atkarīgs tikai no tā, kādi politipi tiek ražoti.

SiC izceļas kā alternatīvs materiāls, pateicoties tā plašajam joslas spraugas laukumam, kas nodrošina lielāku jaudas blīvumu un lielāku pārslēgšanās ātrumu, kā arī zemāku ieslēgšanas pretestību un energoefektivitāti - īpašības, kas padara to ideāli piemērotu augstsprieguma ierīcēm, piemēram, energoelektronikai.

Augstas kvalitātes silīcija karbīda plāksnīšu ražošana bieži vien ir sarežģītas atomu struktūras dēļ, turklāt griešanas un virsmas apdares procesos bieži rodas defekti - problēma, kas var kavēt ierīces veiktspēju. Pureon plašā pusvadītāju ražošanas vēsture un pieredze silīcija karbīda plāksnīšu ražošanā ir ļāvusi mums piedāvāt efektīvus risinājumus, kas ļauj veiksmīgi pārvarēt šādus šķēršļus.

Augstsprieguma pretestība

Silīcija karbīda plāksnītes var izturēt vairāk nekā divreiz lielāku sadalīšanās spriegumu nekā tradicionālie silīcija pusvadītāji, jo to plašā joslas sprauga ļauj elektroniem vieglāk pārvietoties starp valences joslu un vadītspējas joslu. Šī īpašība padara silīcija karbīda plātnes piemērotas elektronikas un enerģijas lietojumiem, jo nodrošina ātrāku pārslēgšanos, mazākas ierīces un zemākas ražošanas izmaksas.

Silīcija (Si) enerģijas starpība ir no 1,12 eV līdz 3,26 eV; SiC ir vēl plašāka joslas sprauga - aptuveni 3,26 eV, tāpēc SiC pārslēdzas daudz ātrāk un samazina ierīces izmēru, ļaujot vienlaicīgi pārnest vairāk enerģijas.

Attīstoties 5G, silīcija karbīds nodrošina jaunas bezvadu mikroshēmas ar lielāku joslas platumu un datu pārraides jaudu nekā jebkad agrāk. Ir jāizmanto jaudīgāki tranzistori, un silīcija karbīda ātrgaitas komutācija padara to ideāli piemērotu šim uzdevumam.

Silicija karbīda citas īpašības padara to ideāli piemērotu ātrgaitas, augsttemperatūras un augstsprieguma lietojumiem, tostarp izturību pret termiskiem triecieniem. Straujas temperatūras svārstības izraisa dažādu detaļu izplešanos un saraušanos ar atšķirīgu ātrumu, izraisot plaisāšanu vai bojājumus, bet silīcija karbīds paliek neskarts, jo tam ir zemas termiskās izplešanās īpašības.

Izturība pret augstām temperatūrām

Silīcija karbīds labi iztur augstas temperatūras un sprieguma līmeņus, tāpēc tas ir lielisks materiāls energoelektronikas lietojumiem. Tas spēj izturēt augstāku sadalīšanās spriegumu nekā silīcijs un zemākus komutācijas zudumus augstās frekvencēs, savukārt tā plašais joslas spraugas diapazons ļauj darboties plašākā temperatūras diapazonā.

SiC bāzētas ierīces ir revolucionizējušas energoelektroniku, ļaujot izveidot mazākas un energoefektīvākas ierīces. To augstā ON pretestība un spēja izturēt augstus sprieguma līmeņus padara tās lieliski piemērotas elektrotransportlīdzekļiem un atjaunojamās enerģijas sistēmām.

Silīcija karbīda izturība un izturība ļauj tam izturēt ekstrēmus apstākļus, piemēram, augstu temperatūru vai korozīvu vidi, kā arī veidot karstumizturīgus komponentus elektrotehnikas lietojumiem, piemēram, gaismas diodēm (LED) vai detektoriem. Turklāt tā izturība padara to piemērotu krāsns mēbelēm, piemēram, kurtuvju plāksnēm, rekuperatoru caurulēm, stūmējplātnēm un slīdceliņiem.

Lai uzlabotu SiC elektriskās īpašības, to var leģēt ar dažādiem piemaisījumiem, tādējādi iegūstot P tipa pusvadītājus, ja tos leģē ar alumīniju, boru vai galliju; no otras puses, leģējot ar slāpekli un fosforu, iegūst N tipa pusvadītājus, kas ļauj izveidot sarežģītas pusvadītāju ierīces, piemēram, Šotkija barjeras diodes vai MOSFET ar samazinātu ieslēgšanās pretestību.