Piikarbidikiekko

Piikarbidikiekkoja käytetään substraatteina tehoelektroniikkalaitteissa, kuten diodeissa ja MOSFET-laitteissa, koska ne ovat erittäin kovia, lämpö- ja jännitestabiileja ja hapettumiskestävyydeltään reagoimattomia. Saatavana halkaisijaltaan 100 mm ja 150 mm.

Nämä alustat suojaavat myös äkillisten lämpötilanmuutosten aiheuttamilta lämpöshokeilta, ja niiden alhainen lämpölaajenemiskerroin tekee niistä sopivia pienille laitteille ja useampien transistorien pakkaamiselle yhdelle sirulle.

Suorituskykyinen puolijohde

Piikarbidi on uskomattoman joustava puolijohdemateriaali, joka sopii erinomaisesti käytettäväksi kaikenlaisissa tehoelektroniikan sovelluksissa. Laajan kaistanleveytensä ja suuren läpilyöntisähkökenttänsä ansiosta piikarbidi tarjoaa oikein käytettynä huomattavia hyötysuhteen parannuksia.

Piikarbidikiekot (SiC) ovat tehokkaiden tehoelektroniikkalaitteiden keskeisiä komponentteja, jotka kestävät vertaansa vailla korkeissa lämpötiloissa ja äärimmäisissä ympäristöolosuhteissa. Niiden erinomainen lämmönjohtavuus mahdollistaa myös lämmön haihtumisen käytön aikana, joten SiC on erinomainen ehdokas vaativiin tehosovelluksiin.

Piikarbidialustoilla on monia etuja verrattuna yleisemmin käytettyihin materiaaleihin, kuten piihin ja safiiriin, kuten niiden kovuus. Lisäksi nämä ei-reaktiiviset substraatit eivät reagoi happojen, emästen tai sulan suolan kanssa korkeissa lämpötiloissa, ja niillä on alhainen lämpölaajenemisnopeus ja lämpöshokkien kestävyys, jotka lisäävät niiden sitkeyttä.

SiC-kiekon laatua voidaan mitata sellaisten tekijöiden avulla kuin kiteiden suuntautuneisuus, pinnankarheus, vikatiheys ja kiekon koko. Näiden tekijöiden tarkka arviointi kehittyneillä karakterisointimenetelmillä, kuten röntgentopografialla ja fotoluminesenssikartoituksella, antaa valmistajille mahdollisuuden seurata suorituskykyä ja täyttää samalla alan standardit.

Laaja kaistanleveys

Laajakaistaiset puolijohteet ovat välttämättömiä tulevien sukupolvien huipputehokkaiden elektroniikkalaitteiden käyttövoimana. Niiden poikkeukselliset ominaisuudet - kuten laajat energia-aukot, suuret sähkökentät ja erinomaiset lämmönjohtavuudet - tekevät niistä loistavan valinnan tehoelektroniikka- ja radiotaajuussovelluksiin.

Materiaalin kaistanleveys on energiaeste, joka erottaa sen valenssi- ja johtumiskaistat toisistaan, ja se osoittaa, pystyykö materiaali vahvistamaan tai kytkemään elektronisia signaaleja ja sähkötehoa.

Piikarbidi on yleisimmin käytetty laajakaistaläpimittainen puolijohdemateriaali. Sitä käytetään laajalti radiotaajuussovelluksissa ja nopeissa transistoreissa, jotka toimivat korkeammissa jännitteissä ja lämpötiloissa, sekä tehomuunnosjärjestelmissä, jotka ovat olennainen osa uusiutuvan energian ja verkkoinfrastruktuurin järjestelmiä.

SiC:n laajan kaistanleveyden ansiosta nämä puolijohteet voivat toimia suuremmilla jännitteillä pienemmillä häviöillä, mikä tarkoittaa, että siirtonopeuden kasvattamisessa ja viestintäjärjestelmien taajuuden lisäämisessä menetetään vähemmän hukkaan menevää energiaa. Näin SiC on yksi tulevaisuuden elektroniikan, energiatehokkuuden ja kestävän kehityksen lupaavimmista teknologioista.

Korkea lämmönjohtavuus

Piikarbidia käytetään laajalti elektronisten laitteiden valmistukseen eri sovelluksissa. Materiaalilla on korkea johtavuus ja lämmönkestävyys - ominaisuudet, joiden ansiosta se soveltuu erityisen hyvin laitteisiin, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa tai korkeilla jännitteillä.

Kestävyys ja kemiallinen inerttiys tekevät materiaalista ihanteellisen. Se ei reagoi happojen tai emästen kanssa ja kestää jopa 2700 celsiusasteen lämpötiloja sulamatta. Lisäksi sen energiakaistan ansiosta se kestää sähkömagneettisia häiriöitä ja säteilyä.

Piikarbidikiekot (SiC) ovat kehittyneiden elektroniikkalaitteiden olennainen osa. Ne valmistetaan erittäin puhtaasta safiirista, germaniumista tai piistä koostuvista yksikideharkoista, jotka sitten leikataan tarkkuussahoilla kiekoiksi valmistusta varten - 4H-SiC- ja 6H-SiC-kiekot ovat erityisen suosittuja niiden suuremman elektronien liikkuvuuden ja laajemman kaistanleveyden ominaisuuksien vuoksi - ja näihin sovelluksiin kuuluvat lyhyen aallonpituuden optiikka, korkeissa lämpötiloissa käytettävät puolijohteet ja tehoelektroniikan sovellukset.

Alhainen ON-vastus

Piikarbidikiekot (SiC) muodostavat nykyaikaisen tehopuolijohdeteknologian selkärangan, ja ne ovat välttämättömiä uusiutuvan energian, sähköajoneuvojen ja ilmailu- ja avaruussovellusten kannalta. SiC-kiekkojen valmistus on valitettavasti intensiivinen ja monimutkainen prosessi.

Piikarbidi eroaa piistä siinä, että sillä on laajempi kaistanleveys, mikä tarkoittaa, että elektronien on vaikeampi siirtyä valenssikaistasta johtavuuskaistalle ja päinvastoin. Tämän eron ansiosta piikarbidialustat kestävät suurempia sähkökenttiä.

Piikarbidikiekkojen ON-kestävyys on alhainen, ja ne ovat riittävän kovia kestämään kovimmissakin ympäristöissä, joten ne sopivat erinomaisesti korkean lämpötilan sovelluksiin, kuten sähköajoneuvojen inverttereihin ja teollisuuslaitteisiin.

Valmistajat, jotka käyttävät kemiallisiin aineisiin perustuvaa kiillotuslietettä ja huopaa tai polyuretaanilla kyllästettyjä kiillotustyynyjä SiC-kiekkojen valmistukseen, käyttävät kemiallisia kiillotuslietteitä ja polyuretaanilla kyllästettyjä kiillotustyynyjä poistaakseen oksidikerroksen vauriot substraatin pinnoilta ja levittävät sitten kiillotuksen jälkeen polyuretaani- tai piinitridikalvon suojakalvoa tuottaakseen sileän substraatin pinnan ja suojatakseen sitä lisävahingoilta käsittelyvaiheissa. Ne voivat valmistaa jopa kymmenen 150 mm:n kiekkoa käyttämällä yhden kiekon erätyökaluja, mutta tuotantokapasiteetin rajoitukset rajoittavat markkinoiden tuotantokapasiteettia.

Korkea kovuus

Piikarbidikiekot (SiC-kiekot) ovat olennaisen tärkeitä edistettäessä monia teknologioita, joihin nykyään luotamme, tehoelektroniikasta 5G-verkkoihin. SiC:n on määrä muuttaa erilaisia puolijohdesovelluksia.

SiC on puolijohdeyhdiste, joka koostuu pii- ja hiiliatomeista, jotka on sidottu toisiinsa innovatiiviseen kiderakenteeseen, jota kutsutaan tetraedriseksi sidoskonfiguraatioksi, mikä johtaa erilaisiin ainutlaatuisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Sitä tuotettiin ensimmäisen kerran kaupallisesti teollisena hioma-aineena vuonna 1893, mutta sen käyttö on sittemmin laajentunut lukuisiin puolijohdesovelluksiin, mukaan lukien Schottky-diodit (sekä Junction Barrier Schottky -diodit että Junction Barrier Schottky -diodit), kytkimet ja metallioksidipuolijohde-kenttäefektitransistorit.

Toisin kuin perinteiset piikiekot, piikarbidi kestää paremmin hapettumista ja kemiallisia aineita ja on samalla mekaanisesti erittäin luja - se on ainoa puolijohdemateriaali, joka kestää avaruusolosuhteita, kuten äärimmäisiä lämpötiloja ja säteilytasoja.

Laadukkaan SiC-kiekon valmistaminen aloitetaan luomalla sileä pinta, jonka karheus on vähäinen. Kemiallis-mekaaninen kiillotus (CMP), joka on kiekon valmistuksen viimeinen vaihe, valmistelee substraatin epitaksiaalista kasvua varten ja muuttaa kiekon muotoa mahdollisimman vähän.