карбид кремния SiCустройство относится к устройству, изготовленному из карбида кремния в качестве исходного материала.
В зависимости от различных свойств сопротивления, силовые приборы делятся на токопроводящие карбидкремниевые иполуизолированный карбид кремнияРадиочастотные устройства.
Основные формы и области применения карбида кремния
Основные преимущества SiC передSi-материалыявляются:
Ширина запрещенной зоны у SiC в 3 раза больше, чем у Si, что позволяет снизить утечки и повысить устойчивость к температурам.
У SiC напряженность пробивного поля в 10 раз выше, чем у Si, что позволяет улучшить плотность тока, рабочую частоту, выдерживать напряжение и снизить потери включения-выключения, что делает его более подходящим для высоковольтных применений.
Скорость дрейфа электронов при насыщении у SiC в два раза выше, чем у Si, поэтому он может работать на более высокой частоте.
SiC имеет в 3 раза большую теплопроводность, чем Si, лучшую производительность рассеивания тепла, может поддерживать высокую плотность мощности и снижать требования к рассеиванию тепла, что делает устройство легче.
Проводящая подложка
Проводящая подложка: путем удаления различных примесей из кристалла, особенно мелкозалегающих примесей, достигается высокое собственное удельное сопротивление кристалла.
Проводящийподложка из карбида кремнияПластина SiC
Силовые устройства на основе проводящего карбида кремния производятся путем выращивания эпитаксиального слоя карбида кремния на проводящей подложке. Эпитаксиальный слой карбида кремния подвергается дальнейшей обработке, включая производство диодов Шоттки, МОП-транзисторов, БТИЗ и т.д., которые в основном используются в электромобилях, фотоэлектрических системах, железнодорожном транспорте, центрах обработки данных, зарядных устройствах и других инфраструктурных объектах. Преимущества производительности следующие:
Улучшенные характеристики высокого давления. Пробивная напряжённость электрического поля карбида кремния более чем в 10 раз выше, чем у кремния, что значительно повышает стойкость устройств из карбида кремния к высокому давлению по сравнению с аналогичными кремниевыми устройствами.
Улучшенные высокотемпературные характеристики. Карбид кремния обладает более высокой теплопроводностью, чем кремний, что облегчает отвод тепла от устройства и повышает предельную рабочую температуру. Высокая термостойкость может привести к значительному увеличению плотности мощности, одновременно снижая требования к системе охлаждения, что позволяет сделать терминал более лёгким и миниатюрным.
Низкое энергопотребление. ① Устройство из карбида кремния имеет очень низкое сопротивление и низкие потери во включенном состоянии; (2) Ток утечки устройств из карбида кремния значительно меньше, чем у кремниевых устройств, тем самым уменьшая потери мощности; ③ В процессе выключения устройств из карбида кремния отсутствует явление затухания тока, а потери переключения низкие, что значительно повышает частоту переключения в практических приложениях.
Полуизолированная подложка SiC
Полуизолированная подложка SiC: легирование азотом используется для точного контроля удельного сопротивления проводящих изделий путем калибровки соответствующего соотношения между концентрацией легирования азотом, скоростью роста и удельным сопротивлением кристалла.
Высокочистый полуизолирующий материал подложки
Полуизолированные кремниевые углеродные радиочастотные устройства дополнительно изготавливаются путем выращивания эпитаксиального слоя нитрида галлия на полуизолированной подложке из карбида кремния для получения эпитаксиального листа нитрида кремния, включая HEMT и другие нитрид-галлиевые радиочастотные устройства, которые в основном используются в 5G-связи, автомобильной связи, оборонных приложениях, передаче данных и аэрокосмической отрасли.
Скорость дрейфа электронов в насыщенном состоянии у карбида кремния и нитрида галлия в 2,0 и 2,5 раза выше, чем у кремния соответственно, поэтому рабочая частота устройств на основе карбида кремния и нитрида галлия выше, чем у традиционных кремниевых устройств. Однако нитрид галлия обладает недостатком – низкой термостойкостью, в то время как карбид кремния обладает хорошей термостойкостью и теплопроводностью, что может компенсировать низкую термостойкость устройств на основе нитрида галлия. Поэтому в промышленности в качестве подложки используется полуизолированный карбид кремния, а для производства радиочастотных устройств на подложке из карбида кремния выращивается эпитаксиальный слой GAN.
Если есть нарушение, свяжитесь с нами, чтобы удалить.
Время публикации: 16 июля 2024 г.