Mikä tekee piikarbidipuolijohteista ainutlaatuisia?

Piikarbidipuolijohteilla on potentiaalia muuttaa useita markkinoita. Mutta mikä tekee niistä erityisiä?

Piikarbidista valmistetut teholaitteet tarjoavat lukuisia etuja laadun, luotettavuuden ja tehokkuuden osalta. Ne vähentävät energiahäviöitä ja pienentävät BOM-kustannuksia korkeampia kytkentätaajuuksia sisältävissä malleissa.

Nämä SiC:n erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet mahdollistuvat sen poikkeuksellisten sähkölämpöominaisuuksien ansiosta, ja niitä tarkastellaan tarkemmin jäljempänä kussakin jaksossa.

Korkea sähkönjohtavuus

Piikarbidipuolijohteet kestävät suurempia jännite- ja virtatasoja ja korkeampia lämpötiloja kuin piipohjaiset laitteet, mikä vähentää häviöitä jännitteen ja virran muuntamisessa ja tekee tehopuolijohteista kustannustehokkaampia, kevyempiä ja tehokkaampia.

Siksi ne ovat ihanteellisia komponentteja tehoelektroniikkalaitteille, kuten MOSFETeille ja Schottky-diodeille erillisissä ja tehomoduulien muodoissa, ja niiden laajan kaistaleveyden ansiosta ne voivat toimia korkeammilla taajuuksilla menettämättä hyötysuhdettaan tai aiheuttamatta lämmöntuotanto-ongelmia.

Piikarbidipuolijohteiden seostaminen antaa valmistajille mahdollisuuden hallita näiden puolijohteiden sähkönjohtavuutta lisäämällä seostusaineina epäpuhtauksia, kuten typpeä, fosforia ja berylliumia, ja siten muuttaa niiden läpilyöntijännitettä ja elektronisen liikkuvuuden ominaisuuksia.

EAG Laboratoriesilla on laajaa asiantuntemusta piikarbidin sähkötermisten ominaisuuksien analysoinnista bulkki- ja spatiaalisesti erotettujen analyysitekniikoiden avulla. Voimme tarkistaa dopingainepitoisuuden ja -jakauman sekä varmistaa, ettei piikarbidinäytteessä ole ei-toivottuja epäpuhtauksia.

Laaja kaistanleveys

Piikarbidipuolijohteet (SiC) ja galliumnitridi (GaN) tarjoavat perinteisiä piipohjaisia materiaaleja suurempia energiakaistaleveyksiä, minkä ansiosta laitteet voivat toimia korkeammilla jännitteillä, taajuuksilla ja lämpötiloissa ja samalla vähentää näiden kahden materiaalin avulla valmistettujen laitteiden painoa ja elinkaarikustannuksia. Näin yritykset voivat pienentää kokoja ja samalla lisätä tehon suorituskykyä pienemmillä painotilavuuskustannuksilla ja samalla pienentää painotilavuuden elinkaarikustannuksia.

Laajemman kaistanleveyden ansiosta valenssikaistan elektronit voivat helposti siirtyä johtumiseen ilman lämpöenergiaa, jolloin puolijohdekomponenttien on helpompi kytkeä suuria virtoja suurilla nopeuksilla ilman tehohäviöitä.

Laajakaistapuolijohteet voivat vähentää tehoelektroniikan painoa, tilavuutta ja elinkaarikustannuksia, nopeuttaa sähköajoneuvojen laajamittaista käyttöönottoa ja integroida uusiutuvia energialähteitä sähköverkkoon. Keysightin joustava mallinnushiekkalaatikko, IC-CAP, antaa laitemallinnusinsinööreille mahdollisuuden maksimoida nämä innovatiiviset teknologiat maksimaalisen hyödyn saamiseksi - aivan kuten Luke Skywalker pudotti taitavasti fotonin Kuolemantähteen! IC-CAP antaa sinulle valmiudet tarttua mihin tahansa suunnitteluhaasteeseen!

Korkea hajoamiskentän voimakkuus

Piikarbidipuolijohteiden läpilyöntikentän voimakkuus on kymmenkertainen perinteisiin piilaitteisiin verrattuna, mikä tarkoittaa, että ne kestävät paljon suurempaa energiaa vahingoittumatta - tämä on olennainen ominaisuus sähköautojen vetovirtasuuntaajien kaltaisissa tehonmuuntosovelluksissa.

SiC:n korkea läpilyöntikentän voimakkuus mahdollistaa laitteiden pienentämisen, vaikka ne tarjoavat silti korkean jännitteen, mikä johtaa merkittäviin säästöihin komponenttien koossa, painossa ja kustannuksissa.

Autonvalmistajat ottavat yhä useammin käyttöön SiC:tä ja muita laajan kaistaläpimitan materiaaleja auttaakseen siirtymistä sähköajoneuvoihin ja hallitusten painostuksesta päästöjen vähentämiseksi.

Piikarbidi (SiC) on epäorgaaninen kemiallinen yhdiste, joka koostuu piistä ja hiilestä. Sitä käytetään laajalti sovelluksissa, jotka vaativat suurta kestävyyttä, kuten luotiliiveissä ja autojen keraamisissa jarrulevyissä, sekä hioma-aineena tai synteettisten moissanite-jalokivien valmistuksessa. SiC:tä voidaan kasvattaa kiekoilla termisen hehkutusprosessin tai kemiallisen höyrypinnoituksen avulla; molemmilla menetelmillä sitä voidaan kasvattaa helposti kiekkomuodossa.

Alhainen lämmönjohtavuus

Piikarbidi (SiC) on epätavanomainen laajan kaistavälin puolijohdemateriaali, jolla on ainutlaatuisia etuja verrattuna yleisemmin käytettyyn piihin suurjännitesovelluksissa. SiC kestää huomattavasti korkeampia lämpötiloja, jännitteitä ja taajuuksia ylikuumenematta suurilla nopeuksilla toimivia laitteita; lisäksi sen alhainen käynnistysvastus mahdollistaa laitteiden käytön suuremmalla taajuudella ylikuumenematta.

SiC on inertti materiaali, jolla on erinomainen kemiallinen kestävyys happoja ja lipeää vastaan ja alhainen lämpölaajenemisnopeus, minkä vuoksi se on erittäin haluttu materiaali puolijohdeuunien, vastusten, varistorien ja varistorikomponenttien kiekkotarjottimien tuille ja tyynyille. Nämä ominaisuudet tekevät SiC:stä ihanteellisen vastusten ja varistorien sovelluksiin.

Puhdas SiC on väritöntä ja sillä on kuutiomainen kiderakenne. Sitä voidaan kasvattaa yksikiteisinä yksikiteisinä kiteinä Lely-menetelmällä ja toisinaan leikata synteettisiksi moissanite-jalokiviksi korukäyttöön.