Ismerje meg a szilícium-karbid elmúlt életét!

A szilícium-karbidot (SiC) magas hőmérsékleten, ellenálláskemencében olvasztják, nyersanyagként kvarchomokot, kőolajkokszot (vagy szénkokszot) és faforgácsot használva. A szilícium-karbid ritka ásványként, a moissanitként is létezik a természetben. A szilícium-karbidot moissanitnak is nevezik. A kortárs nem oxidos high-tech tűzálló nyersanyagok közül, mint például a C, N és B, a szilícium-karbid a legszélesebb körben használt és leggazdaságosabb. Nevezhetjük csiszolóhomoknak vagy tűzálló homoknak.

1. A szilícium-karbid múltja és jelene
Stabil kémiai tulajdonságainak, magas hővezető képességének, kis hőtágulási együtthatójának és jó kopásállóságának köszönhetően a szilícium-karbid a csiszolóanyagként való felhasználáson kívül számos más felhasználási területtel is rendelkezik, mint például a szilícium-karbid por speciális eljárással történő bevonása a szilícium-karbid belső falára. turbina járókerék vagy hengerblokk, javíthatja kopásállóságát és 1-2-szeresére meghosszabbíthatja élettartamát; A belőle készült fejlett tűzálló anyag hősokkálló, kis méretű, könnyű súlyú, nagy szilárdságú és jó energiatakarékos hatással rendelkezik. Az alacsony minőségű szilícium-karbid (körülbelül 85% SiC-ot tartalmaz) kiváló deoxidálószer. Felgyorsíthatja az acélgyártást, megkönnyítheti a kémiai összetétel ellenőrzését és javíthatja az acél minőségét. Ezenkívül a szilícium-karbidot széles körben használják az elektromos fűtőelemekhez használt szilícium-karbid rudak gyártásában is.
A szilícium-karbid nagyon kemény, Mohs-keménysége 9,5, ami a második a világ legkeményebb gyémántja után (10-es szint). Kiváló hővezető képességgel rendelkezik, félvezető, és ellenáll az oxidációnak magas hőmérsékleten.

2. A szilícium-karbid készülékek előnyös jellemzői
A szilícium-karbid (SiC) jelenleg a legérettebb, széles sávú félvezető anyag. A világ országai nagy jelentőséget tulajdonítanak a SiC kutatásának, és rengeteg munkaerőt és anyagi erőforrást fektettek be az aktív fejlesztésbe. Az Egyesült Államok, Európa, Japán stb. nem csak Nemzeti szinten ennek megfelelő kutatási tervek születtek, és egyes nemzetközi elektronikai óriáscégek is jelentős összegeket fektettek be a szilícium-karbid félvezető eszközök fejlesztésébe.
A hagyományos szilíciummal összehasonlítva a szilícium-karbidot használó alkatrészek a következő jellemzőkkel rendelkeznek:

Nagyfeszültségű jellemzők:
A szilícium-karbid eszközök feszültségellenállása 10-szerese az egyenértékű szilícium eszközöknek.
A szilícium-karbid Schottky csövek feszültségellenállása elérheti a 2400V-ot.
A szilícium-karbid térhatású csövek több tízezer voltos feszültséget is kibírnak, bekapcsolási ellenállásuk pedig nem túl nagy.

Nagyfrekvenciás jellemzők:

Magas hőmérsékletű jellemzők:
Napjainkban, amikor a Si-anyagok az elméleti teljesítményhatár közelében vannak, a SiC tápegységeket mindig "ideális eszközöknek" tekintették, és nagy ellenállási feszültségük, alacsony veszteségük, nagy hatékonyságuk és egyéb jellemzőik miatt nagyon várják őket. A korábbi SiC-eszközökkel összehasonlítva azonban a SiC energiaellátó eszközök teljesítménye és költsége, valamint a csúcstechnológiák iránti igényük közötti egyensúly kulcsfontosságú lesz ahhoz, hogy valóban népszerűvé váljanak-e a SiC energiaellátó eszközök.

Jelenleg a kis teljesítményű szilícium-karbid eszközök a gyakorlati eszközgyártás szakaszába léptek a laboratóriumból. Jelenleg a szilícium-karbid lapkák ára még viszonylag magas, és sok hibájuk is van. A folyamatos kutatás és fejlesztés révén várhatóan 2010 körül a szilícium-karbid eszközök uralják majd az erőgépek piacát. Ez azonban nem így van.

3. Mi a szilícium-karbid eszközök jelenlegi fejlesztési helyzete?
1. Műszaki paraméterek: Például a Schottky-dióda feszültsége 250 voltról több mint 1,000 voltra nő, a chip területe kisebb, de az áramerősség csak néhány tíz amper. Az üzemi hőmérsékletet 180 fokra emelik, ami messze van a 600 fokos bevezetéstől. A feszültségesés még nem kielégítő, nem különbözik a szilícium anyagtól, és a nagy előremenő feszültségesésnek el kell érnie a 2 V-ot.
2. Piaci ár: körülbelül 5-6-szorosa a szilícium anyaggyártásénak.

4. Melyek a nehézségek a szilícium-karbid fejlesztésében?SiC ) eszközök?A szilícium-karbid eszközök fejlesztése során nem a chip elvi kialakítása a probléma, különösen a chip szerkezetének kialakítása. Nem nehéz megoldani. A nehézség a forgácsszerkezet gyártási folyamatának megvalósításában rejlik. Példák a következők: 1. Szilícium-karbid lapkák mikrocső-hibás sűrűsége. 2. Az epitaxiális folyamat hatékonysága alacsony. 3. A dopping eljárásnak speciális követelményei vannak.

4. Ohmos érintkező előállítása. 5. A hordozóanyagok hőállósága.

A fenti csak néhány példa, nem minden. Még mindig sok olyan folyamatprobléma létezik, amelyekre nincs ideális megoldás, mint például a szilícium-karbid félvezető felületi árokásási folyamat, a terminális passziválási folyamat, valamint a kapu-oxid réteg interfész állapotának hatása a szilícium-karbid MOSFET eszközök hosszú távú stabilitására. Konszenzusra jutott már az iparág? A következetes következtetések stb. nagymértékben hátráltatták a szilícium-karbid erőgépek gyors fejlődését.

5. A szilícium-karbid fő alkalmazási területeinek fejlesztési áttekintése

Jelenleg a félvezető anyagok harmadik generációja forradalmat idéz elő a tiszta energia és az elektronikus információs technológia új generációja terén. Legyen szó világításról, háztartási gépekről, fogyasztói elektronikai berendezésekről, új energetikai járművekről, intelligens hálózatokról vagy katonai kellékekről, ezekre a nagy teljesítményű félvezetőkre nagy a kereslet. A harmadik generációs félvezetők fejlesztése szerint fő alkalmazási területei a félvezető világítás, a teljesítményelektronikai eszközök, a lézerek és detektorok, valamint további négy terület.
1. Félvezető világítás
A négy alkalmazási terület közül a félvezető világítási ipar fejlődött a leggyorsabban, és több tízmilliárd dolláros iparági skálát alkotott.
2. Erőteljes elektronikai eszközök
A teljesítményelektronika területén a széles sávszélességű félvezetők alkalmazása most kezdődött, a piac mérete pedig alig néhány százmillió dollár. Alkalmazása elsősorban a katonai élvonalbeli felszerelések területén koncentrálódik, és fokozatosan terjeszkedik a polgári területre is.
3. Lézerek és detektorok
A lézer- és detektor-alkalmazások területén a GaN-alapú lézerek széles spektrumtartományt fedhetnek le, és megvalósíthatják a kék, zöld és ultraibolya lézerek gyártását, valamint az ultraibolya detektálást.
4. Egyéb alkalmazások
Az élvonalbeli kutatások területén a széles sávszélességű félvezetők használhatók napelemekben, bioszenzorokban, vízbázisú hidrogéntermelő közegekben és más feltörekvő alkalmazásokban. Jelenleg ezek a forró területek még a laboratóriumi kutatás és fejlesztés szakaszában vannak.