SiC — карбид кремнияПод устройством понимается устройство, изготовленное из карбида кремния в качестве исходного материала.
В зависимости от различных характеристик сопротивления, их делят на силовые приборы на основе проводящего карбида кремния иполуизолированный карбид кремнияРадиочастотные устройства.
Основные формы устройств и области применения карбида кремния
Основные преимущества SiC по сравнению скремниевые материалыявляются:
Карбид кремния имеет ширину запрещенной зоны в 3 раза большую, чем у кремния, что позволяет снизить утечку тока и повысить термостойкость.
Карбид кремния (SiC) обладает в 10 раз большей прочностью на пробой, чем кремний (Si), что позволяет улучшить плотность тока, рабочую частоту, выдерживаемое напряжение и снизить потери в режиме включения/выключения, что делает его более подходящим для высоковольтных применений.
Карбид кремния (SiC) обладает вдвое большей скоростью дрейфа электронов при насыщении, чем кремний (Si), поэтому он может работать на более высокой частоте.
Карбид кремния (SiC) обладает в 3 раза большей теплопроводностью, чем кремний (Si), лучшими характеристиками рассеивания тепла, способен поддерживать высокую плотность мощности и снижает требования к теплоотводу, что делает устройство легче.
Проводящая подложка
Проводящая подложка: Путем удаления различных примесей из кристалла, особенно примесей, находящихся на неглубоких уровнях, достигается присущая кристаллу высокая удельная резистивность.
Проводящийподложка из карбида кремнияКремниевая карбидная пластина
Силовые устройства на основе проводящего карбида кремния изготавливаются путем выращивания эпитаксиального слоя карбида кремния на проводящей подложке, после чего эпитаксиальный лист карбида кремния подвергается дальнейшей обработке, включая производство диодов Шоттки, MOSFET, IGBT и т. д., и в основном используются в электромобилях, фотоэлектрических системах, железнодорожном транспорте, центрах обработки данных, зарядных станциях и другой инфраструктуре. Преимущества в производительности следующие:
Улучшенные характеристики при высоком давлении. Пробивная напряженность электрического поля карбида кремния более чем в 10 раз выше, чем у кремния, что делает устойчивость устройств на основе карбида кремния к высокому давлению значительно выше, чем у аналогичных кремниевых устройств.
Улучшенные характеристики при высоких температурах. Карбид кремния обладает более высокой теплопроводностью, чем кремний, что облегчает рассеивание тепла устройством и повышает предельную рабочую температуру. Высокая термостойкость позволяет значительно увеличить удельную мощность, одновременно снижая требования к системе охлаждения, что делает устройство более легким и миниатюрным.
Более низкое энергопотребление. ① Устройство из карбида кремния имеет очень низкое сопротивление в открытом состоянии и низкие потери в открытом состоянии; (2) Ток утечки устройств из карбида кремния значительно меньше, чем у кремниевых устройств, что снижает потери мощности; ③ В процессе выключения устройств из карбида кремния отсутствует явление «хвостового» тока, а потери при переключении низкие, что значительно повышает частоту переключения в практических приложениях.
Полуизолированная подложка из карбида кремния (SiC)
Полуизолированная подложка из карбида кремния: легирование азотом используется для точного контроля удельного сопротивления проводящих материалов путем калибровки соответствующей зависимости между концентрацией легирующего азота, скоростью роста и удельным сопротивлением кристалла.
Высокочистый полуизолирующий материал подложки
Полуизолированные кремний-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 радиочастотные устройства на основе нитрида галлия, которые в основном используются в сетях связи 5G, автомобильной связи, оборонных приложениях, передаче данных и аэрокосмической отрасли.
Скорость насыщенного дрейфа электронов в материалах на основе карбида кремния и нитрида галлия в 2,0 и 2,5 раза выше, чем в кремнии соответственно, поэтому рабочая частота устройств на основе карбида кремния и нитрида галлия выше, чем у традиционных кремниевых устройств. Однако нитрид галлия имеет недостаток в виде низкой термостойкости, в то время как карбид кремния обладает хорошей термостойкостью и теплопроводностью, что компенсирует низкую термостойкость устройств на основе нитрида галлия. Поэтому в промышленности в качестве подложки используется полуизолированный карбид кремния, и на подложке из карбида кремния выращивается эпитаксиальный слой галлия для производства ВЧ-устройств.
В случае нарушения свяжитесь с нами для удаления.
Дата публикации: 16 июля 2024 г.