Hvad gør halvledere af siliciumcarbid unikke?

Siliciumcarbid-halvledere har potentiale til at forandre flere markeder. Men hvad gør dem til noget særligt?

Power-enheder fremstillet af siliciumcarbid giver mange fordele, når det gælder kvalitet, pålidelighed og effektivitet. De reducerer energitabet og sænker samtidig produktionsomkostningerne i design med højere skiftefrekvenser.

Disse enestående fysiske egenskaber ved SiC muliggøres af dets enestående elektrotermiske egenskaber, og de vil blive udforsket yderligere nedenfor i hvert afsnit.

Høj elektrisk ledningsevne

Halvledere af siliciumcarbid kan håndtere højere spændings- og strømniveauer og udholde højere temperaturer end siliciumbaserede enheder, hvilket reducerer tab under spændings-/strømkonvertering og gør effekthalvledere mere omkostningseffektive, lette og effektive.

De er derfor ideelle komponenter til effektelektroniske enheder som MOSFET'er og Schottky-dioder i diskrete og effektmodulformfaktorer, og deres brede båndgab gør det muligt for dem at arbejde ved højere frekvenser uden at miste effektivitet eller skabe problemer med varmeudvikling.

Doping af siliciumcarbid-halvledere gør det muligt for producenterne at kontrollere disse halvlederes elektriske ledningsevne ved at tilføje urenheder som nitrogen, fosfor og beryllium som dopingstoffer, hvilket ændrer dens gennembrudsspænding og elektroniske mobilitetsegenskaber.

EAG Laboratories har omfattende ekspertise i at analysere de elektrotermiske egenskaber ved siliciumcarbid ved hjælp af bulk- og rumopløste analyseteknikker. Vi kan verificere dopingkoncentration og -fordeling samt sikre, at der ikke findes uønskede forureninger i en prøve af siliciumcarbid.

Bredt båndgab

Halvledere af siliciumcarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN) giver større energibåndgab end traditionelle siliciumbaserede materialer, hvilket gør det muligt for enheder at fungere ved højere spændinger, frekvenser og temperaturer, samtidig med at vægten og livscyklusomkostningerne falder for enheder, der er fremstillet med disse to materialer. Det gør det muligt for virksomheder at reducere størrelsen og samtidig øge ydeevnen ved reducerede vægt- og volumenomkostninger og samtidig reducere vægt- og volumenomkostningerne i hele livscyklussen.

Et bredere båndgab giver elektroner i valensbåndet mulighed for let at overgå til ledning uden at bruge termisk energi, hvilket gør det enklere for halvlederenheder at skifte store strømme ved høje hastigheder uden at pådrage sig effekttab.

Halvledere med bredt båndgab kan reducere vægt, volumen og livscyklusomkostninger i effektelektronik, fremskynde udbredelsen af elbiler og integrere vedvarende energikilder i elnettet. Keysights fleksible modelleringssandkasse, IC-CAP, giver ingeniører, der arbejder med enhedsmodellering, mulighed for at maksimere disse innovative teknologier til maksimal fordel - ligesom Luke Skywalker dygtigt smed en foton ned på Dødsstjernen! IC-CAP ruster dig til at tackle enhver designudfordring!

Høj nedbrydningsfeltstyrke

Halvledere af siliciumcarbid har en feltstyrke, der er ti gange større end konventionelle siliciumenheder, hvilket betyder, at de kan modstå meget større energi uden at blive beskadiget - en vigtig egenskab for strømomdannelsesapplikationer som f.eks. invertere til elbiler.

SiC's høje nedbrydningsfeltstyrke gør det muligt at gøre enhederne mindre, mens de stadig har høj spænding, hvilket giver betydelige besparelser på komponentstørrelse, vægt og omkostninger.

SiC og andre materialer med bredt båndgab bliver i stigende grad anvendt af bilproducenter for at hjælpe dem med overgangen til elektriske køretøjer og under myndighedernes pres for at reducere emissionerne.

Siliciumcarbid (SiC) er en uorganisk kemisk forbindelse, der består af silicium og kulstof. Det bruges i vid udstrækning i applikationer, der kræver høj holdbarhed, såsom skudsikre veste og keramiske bilbremseplader, samt som slibemiddel eller til fremstilling af syntetiske moissanit-ædelstene til salg. SiC kan dyrkes på wafere gennem termiske udglødningsprocesser eller kemisk dampaflejring; begge metoder gør det nemt at dyrke det i waferform.

Lav termisk ledningsevne

Siliciumcarbid (SiC) er et ukonventionelt halvledermateriale med bredt båndgab og unikke fordele i forhold til det mere almindeligt anvendte silicium i højspændingsapplikationer. SiC kan modstå betydeligt højere temperaturer, spændinger og frekvenser uden at overophede enheder, der arbejder ved høje hastigheder; desuden gør den lave tændingsmodstand det muligt for enheder at køre ved en højere frekvens uden overophedning.

SiC er et inert materiale med overlegen kemisk modstandsdygtighed over for syrer og lud, lave varmeudvidelseshastigheder, hvilket gør det til et meget eftertragtet materiale til waferbakkeunderlag og padler i halvlederovne, modstande, varistorer og varistorkomponenter. Disse kvaliteter gør SiC ideelt til modstande og varistorer.

Rent SiC er farveløst og har en kubisk krystalstruktur. Det kan dyrkes som monokrystallinske enkeltkrystaller ved hjælp af Lely-metoden og lejlighedsvis skæres til syntetiske moissanit-ædelsten til smykkebrug.