Înțelegeți viața trecută a carburii de siliciu!

Carbura de siliciu (SiC) este topită la temperatură ridicată într-un cuptor cu rezistență folosind nisip de cuarț, cocs de petrol (sau cocs de cărbune) și așchii de lemn ca materii prime. Carbura de siliciu există și în natură ca un mineral rar, moissanit. Carbura de siliciu este numită și moissanit. Dintre materiile prime refractare de înaltă tehnologie contemporane, non-oxid, precum C, N și B, carbura de siliciu este cea mai utilizată și mai economică. Poate fi numit nisip de smirghel sau nisip refractar.

1. Viața trecută și prezentă a carburii de siliciu
Datorită proprietăților sale chimice stabile, conductibilității termice ridicate, coeficientului mic de dilatare termică și rezistenței bune la uzură, carbura de siliciu are multe alte utilizări în afară de a fi folosită ca abraziv, cum ar fi acoperirea pulberii de carbură de siliciu cu un proces special Pe peretele interior al rotorul de turbină sau blocul cilindrilor, își poate îmbunătăți rezistența la uzură și își poate prelungi durata de viață de 1 până la 2 ori; materialul refractar avansat realizat din acesta este rezistent la șocuri termice, de dimensiuni mici, greutate redusă, rezistență ridicată și are un efect bun de economisire a energiei. Carbura de siliciu de calitate scăzută (conținând aproximativ 85% SiC) este un dezoxidant excelent. Poate accelera producția de oțel, poate facilita controlul compoziției chimice și poate îmbunătăți calitatea oțelului. În plus, carbura de siliciu este utilizată pe scară largă în producția de tije din carbură de siliciu pentru elementele de încălzire electrice.
Carbura de siliciu este foarte dura, cu o duritate Mohs de 9,5, a doua după cel mai dur diamant din lume (nivelul 10). Are o conductivitate termică excelentă, este un semiconductor și poate rezista la oxidare la temperaturi ridicate.

2. Caracteristici avantajoase ale dispozitivelor cu carbură de siliciu
Carbura de siliciu (SiC) este în prezent cel mai matur material semiconductor cu bandă interzisă. Țările din întreaga lume acordă o mare importanță cercetării SiC și au investit multă forță de muncă și resurse materiale în dezvoltarea activă. Statele Unite ale Americii, Europa, Japonia etc. nu sunt doar Planuri de cercetare corespunzătoare au fost formulate la nivel național, iar unii giganți internaționali din electronică au investit, de asemenea, masiv în dezvoltarea dispozitivelor semiconductoare cu carbură de siliciu.
În comparație cu siliciul obișnuit, componentele care utilizează carbură de siliciu au următoarele caracteristici:

Caracteristici de înaltă tensiune:
Dispozitivele cu carbură de siliciu au rezistența la tensiune de 10 ori mai mare decât dispozitivele echivalente cu siliciu.
Rezistența la tensiune a tuburilor Schottky cu carbură de siliciu poate ajunge la 2400V.
Tuburile cu efect de câmp din carbură de siliciu pot rezista la tensiuni de zeci de mii de volți, iar rezistența lor la starea nu este foarte mare.

Caracteristici de înaltă frecvență:

Caracteristici de temperatură ridicată:
Astăzi, când materialele Si se apropie de limita teoretică de performanță, dispozitivele de putere SiC au fost întotdeauna considerate „dispozitive ideale” și sunt foarte anticipate datorită tensiunii de rezistență ridicate, pierderilor reduse, eficienței ridicate și altor caracteristici. Cu toate acestea, în comparație cu dispozitivele anterioare din material SiC, echilibrul dintre performanța și costul dispozitivelor de alimentare cu SiC și cererea acestora pentru tehnologie înaltă va deveni cheia dacă dispozitivele de putere SiC pot deveni cu adevărat populare.

În prezent, dispozitivele cu carbură de siliciu de putere redusă au intrat în etapa de producție practică a dispozitivelor din laborator. În prezent, prețul plachetelor cu carbură de siliciu este încă relativ ridicat și, de asemenea, au multe defecte. Prin cercetare și dezvoltare continuă, este de așteptat ca dispozitivele cu carbură de siliciu să domine piața dispozitivelor de putere până în jurul anului 2010. Dar nu este cazul.

3. Care este situația actuală de dezvoltare a dispozitivelor cu carbură de siliciu?
1. Parametri tehnici: De exemplu, tensiunea diodei Schottky crește de la 250 de volți la mai mult de 1,000 volți, zona cipului este mai mică, dar curentul este de doar câteva zeci de amperi. Temperatura de funcționare este crescută la 180 de grade, ceea ce este departe de introducerea a 600 de grade. Căderea de tensiune este și mai nesatisfăcătoare, nu este diferită de materialul din siliciu, iar căderea mare de tensiune directă trebuie să ajungă la 2V.
2. Prețul pieței: de aproximativ 5 până la 6 ori mai mare decât cel al fabricației de materiale siliconice.

4. Care sunt dificultățile în dezvoltarea carburii de siliciu (dispozitive SiC?Problema în dezvoltarea dispozitivelor cu carbură de siliciu nu este proiectarea principală a cipului, în special proiectarea structurii cipului. Nu este greu de rezolvat. Dificultatea constă în realizarea procesului de fabricație a structurii așchiilor. Exemplele sunt următoarele: 1. Densitatea defectelor de microțevi a plachetelor cu carbură de siliciu. 2. Eficiența procesului epitaxial este scăzută. 3. Procesul de dopaj are cerințe speciale.

4. Producerea contactului ohmic. 5. Rezistența la temperatură a materialelor de susținere.

Cele de mai sus sunt doar câteva exemple, nu toate. Există încă multe probleme de proces care nu au soluții ideale, cum ar fi procesul de șanțuri a suprafeței semiconductoarelor cu carbură de siliciu, procesul de pasivizare terminală și impactul stării de interfață a stratului de oxid de poartă asupra stabilității pe termen lung a dispozitivelor MOSFET cu carbură de siliciu. A ajuns industria încă la un consens? Concluzii consistente etc., au împiedicat foarte mult dezvoltarea rapidă a dispozitivelor de putere cu carbură de siliciu.

5. Prezentare generală a dezvoltării principalelor domenii de aplicare ale carburii de siliciu

În prezent, a treia generație de materiale semiconductoare provoacă o revoluție în energia curată și o nouă generație de tehnologie electronică a informației. Fie că este vorba de iluminat, electrocasnice, echipamente electronice de larg consum, vehicule cu energie noi, rețele inteligente sau consumabile militare, acești semiconductori de înaltă performanță sunt Materialele sunt la mare căutare. Conform dezvoltării semiconductoarelor de a treia generație, principalele sale aplicații sunt iluminarea semiconductoare, dispozitivele electronice de putere, laserele și detectoarele și alte patru domenii.
1. Iluminat cu semiconductor
Dintre cele patru domenii de aplicare, industria iluminatului cu semiconductori s-a dezvoltat cel mai rapid și a format o scară industrială de zeci de miliarde de dolari.
2. Alimentați dispozitivele electronice
În domeniul electronicii de putere, aplicarea semiconductorilor cu bandgap largă tocmai a început, iar dimensiunea pieței este de doar câteva sute de milioane de dolari SUA. Aplicația sa este concentrată în principal în domeniul echipamentelor militare de ultimă generație și se extinde treptat în domeniul civil.
3. Lasere și detectoare
În domeniul aplicațiilor cu laser și detectoare, laserele pe bază de GaN pot acoperi o gamă largă de spectru și pot realiza producția de lasere albastre, verzi și ultraviolete și detecție ultravioletă.
4. Alte aplicații
În domeniul cercetării de ultimă oră, semiconductorii cu bandă interzisă largă pot fi utilizați în celule solare, biosenzori, medii de producere a hidrogenului pe bază de apă și alte aplicații emergente. În prezent, aceste zone fierbinți sunt încă în stadiul de cercetare și dezvoltare de laborator.