V čem jsou polovodiče z karbidu křemíku jedinečné?

Polovodiče z karbidu křemíku mají potenciál změnit řadu trhů. Čím jsou však výjimečné?

Výkonová zařízení vyrobená z karbidu křemíku mají řadu výhod, pokud jde o kvalitu, spolehlivost a účinnost. Snižují energetické ztráty a zároveň snižují výrobní náklady v konstrukcích s vyššími spínacími frekvencemi.

Tyto výjimečné fyzikální vlastnosti SiC jsou umožněny jeho výjimečnými elektrotermickými vlastnostmi a budou podrobněji popsány níže v jednotlivých kapitolách.

Vysoká elektrická vodivost

Polovodiče z karbidu křemíku snesou vyšší napětí a proud a vyšší teploty než zařízení na bázi křemíku, čímž se snižují ztráty při převodu napětí a proudu a výkonové polovodiče jsou cenově výhodnější, lehčí a účinnější.

Jsou proto ideálními součástkami pro zařízení výkonové elektroniky, jako jsou tranzistory MOSFET a Schottkyho diody v diskrétním provedení a výkonové moduly, a jejich široká pásmová propust jim umožňuje pracovat při vyšších frekvencích bez ztráty účinnosti nebo problémů s produkcí tepla.

Dopování polovodičů z karbidu křemíku umožňuje výrobcům řídit elektrickou vodivost těchto polovodičů přidáváním příměsí, jako jsou dusík, fosfor a berylium, a tím měnit jejich průrazné napětí a vlastnosti elektronické pohyblivosti.

Laboratoře EAG mají rozsáhlé zkušenosti s analýzou elektrotermických vlastností karbidu křemíku pomocí objemových a prostorově rozlišených analytických technik. Můžeme ověřit koncentraci a distribuci dopantů a také zajistit, aby se ve vzorku karbidu křemíku nevyskytovaly nežádoucí kontaminanty.

Široké pásmové rozpětí

Polovodiče na bázi karbidu křemíku (SiC) a nitridu galia (GaN) nabízejí větší energetické pásmové mezery než tradiční materiály na bázi křemíku, což umožňuje zařízením pracovat při vyšších napětích, frekvencích a teplotách a zároveň snižuje hmotnost a náklady na životní cyklus zařízení vyráběných z těchto dvou materiálů. To umožňuje společnostem zmenšovat rozměry a zároveň zvyšovat výkon při nižších hmotnostních nákladech a zároveň snižovat hmotnostní náklady na životní cyklus.

Širší pásová mezera umožňuje elektronům ve valenčním pásu snadno přecházet do vodivostního bez vynaložení tepelné energie, což usnadňuje polovodičovým zařízením přepínání velkých proudů při vysokých rychlostech bez ztrát výkonu.

Širokopásmové polovodiče mohou snížit hmotnost, objem a náklady na životní cyklus výkonové elektroniky, urychlit široké přijetí elektrických vozidel a integrovat obnovitelné zdroje energie do elektrické sítě. Flexibilní modelovací pískoviště IC-CAP společnosti Keysight umožňuje inženýrům modelujícím zařízení maximalizovat tyto inovativní technologie pro dosažení maximálního přínosu - stejně jako Luke Skywalker obratně shodil foton na Hvězdu smrti! IC-CAP vás vybaví tak, abyste se mohli postavit čelem ke každé konstrukční výzvě!

Vysoká pevnost rozkladného pole

Polovodiče z karbidu křemíku se mohou pochlubit desetkrát větší průraznou silou pole než běžné křemíkové součástky, což znamená, že vydrží mnohem větší energii, aniž by se poškodily - což je zásadní vlastnost pro aplikace přeměny energie, jako jsou trakční měniče pro elektrická vozidla.

Vysoká pevnost v průrazném poli SiC umožňuje vyrábět zařízení menších rozměrů při zachování vysokého jmenovitého napětí, což vede k výrazným úsporám velikosti, hmotnosti a nákladů na součástky.

Výrobci automobilů stále častěji využívají SiC a další materiály se širokým pásmovým rozpětím, aby jim pomohly při přechodu na elektrická vozidla, a pod tlakem vlády na snižování emisí.

Karbid křemíku (SiC) je anorganická chemická sloučenina tvořená křemíkem a uhlíkem. Široce se používá v aplikacích vyžadujících vysokou odolnost, jako jsou neprůstřelné vesty a keramické brzdové desky automobilů, a také jako brusivo nebo při výrobě syntetických drahých kamenů moissanitů na prodej. SiC lze pěstovat na destičkách pomocí procesů tepelného žíhání nebo chemického napařování; obě metody umožňují jeho snadný růst ve formě destiček.

Nízká tepelná vodivost

Karbid křemíku (SiC) je nekonvenční polovodičový materiál se širokou pásmovou mezerou, který má oproti běžněji používanému křemíku jedinečné výhody ve vysokonapěťových energetických aplikacích. SiC odolává výrazně vyšším teplotám, napětím a frekvencím, aniž by docházelo k přehřívání zařízení pracujících při vysokých rychlostech; navíc jeho nízký zapínací odpor umožňuje zařízením pracovat při vyšší frekvenci bez přehřívání.

SiC je inertní materiál s vynikající chemickou odolností vůči kyselinám a louhům a nízkou tepelnou roztažností, což z něj činí velmi žádaný materiál pro podpěry a lopatky destiček v polovodičových pecích, rezistory, varistory a varistorové součástky. Díky těmto vlastnostem je SiC ideální pro aplikace rezistorů a varistorů.

Čistý SiC je bezbarvý a má kubickou krystalovou strukturu. Lze jej pěstovat jako monokrystalické monokrystaly Lelyho metodou a příležitostně brousit do syntetických drahokamů moissanitu pro šperkařské účely.