Silicijev karbid (SiC) je napreden polprevodnik, ki premaguje \u0161tevilne omejitve tradicionalnih silicijevih naprav. Zaradi trikrat \u0161ir\u0161e pasovne vrzeli kot pri siliciju in izbolj\u0161ane toplotne prevodnosti so naprave SiC idealne za obdelavo vi\u0161jih napetosti in temperatur kot njihove silicijeve primerjave.<\/p>\n
V tem \u010dlanku so predstavljene osnovne lastnosti in prednosti SiC, ki so pospe\u0161ile njegovo \u0161iroko priljubljenost pri uporabi v mo\u010dnostni elektroniki. Pregledali bomo razli\u010dne epitaksijske tehnike rasti kristalov in fizikalne karakteristike vzgojenih plasti.<\/p>\n
Silicijev karbid je zaradi svoje \u0161iroke pasovne vrzeli idealen za preklopne aplikacije za pretvorbo energije, saj lahko prenese vi\u0161je napetosti, tokove in temperature kot tipi\u010dni polprevodniki na osnovi silicija, kar omogo\u010da manj\u0161e zasnove z ni\u017ejimi stro\u0161ki sistema.<\/p>\n
Pasovna vrzel katerega koli materiala se nana\u0161a na energijo, ki jo elektroni potrebujejo za prehod iz valen\u010dnih pasov atomov v prevodne pasove istih atomov, pri \u010demer materiali s \u0161iroko pasovno vrzeljo delujejo kot prevodniki, tisti z o\u017ejo pa kot izolatorji; silicijev karbid ima trikrat ve\u010djo pasovno vrzel kot silicij, zato je izjemno u\u010dinkovit polprevodni\u0161ki material.<\/p>\n
Materiali s \u0161iroko pasovno vrzeljo niso odvisni od visokih napetosti za aktivacijo toplotne energije, temve\u010d lahko delujejo pri veliko vi\u0161jih temperaturah - do 300 stopinj C v primerjavi z najve\u010d 175 stopinjami C pri siliciju.<\/p>\n
Pasovna vrzel silicijevega karbida lahko avtomobilskim aplikacijam zagotovi tudi ve\u010d prednosti, saj zmanj\u0161a stro\u0161ke sistema in hkrati izbolj\u0161a u\u010dinkovitost ter zmanj\u0161a aktivne hladilne sisteme, ki pove\u010dujejo te\u017eo in zapletenost elektri\u010dnih vozil. Vklju\u010devanje silicijevega karbida v stikalna vezja za pretvorbo energije zahteva posebno strokovno znanje, saj ga je treba ustrezno dimenzionirati in konfigurirati glede na specifikacije zmogljivosti aplikacije; potreben je tudi celosten pristop pri obravnavi kompromisov med stro\u0161ki hlajenja v primerjavi s stro\u0161ki materiala in prednostmi zmogljivosti silicijevega karbida.<\/p>\n
Silicijev karbid (SiC) je inovativen polprevodni\u0161ki material z ve\u010d prednostmi za aplikacije v mo\u010dnostni elektroniki, kot so visoka blokirna napetost, hitri preklopni \u010dasi in manj\u0161e izgube. Naprave na osnovi SiC imajo tudi ve\u010dje jakosti prebojnega polja kot naprave na osnovi silicija, kar oblikovalcem omogo\u010da pove\u010danje pretoka toka pri danih velikostih naprav.<\/p>\n
Prelomna poljska jakost polprevodnikov je neposredno sorazmerna z njihovo energijsko vrzeljo, ki dolo\u010da, ali delujejo kot prevodniki ali izolatorji. Prevodniki omogo\u010dajo elektronom, da prosto prehajajo med valen\u010dnim in prevodnim pasom, medtem ko je pri izolatorjih potrebna velika koli\u010dina energije, da preidejo te pregrade med pasovi; SiC ima izjemno \u0161iroko pasovno vrzel, zaradi \u010desar je podoben prevodniku z ve\u010djo mo\u010djo prebojnega polja kot drugi materiali, kot je Si.<\/p>\n
SiC lahko modificiramo z dodajanjem ne\u010disto\u010d, kot so aluminij, bor, galij ali du\u0161ik; njegove elektri\u010dne lastnosti lahko nato prilagodimo s spreminjanjem kemi\u010dne sestave z dodatki (ne\u010disto\u010dami). Zaradi dodajanja teh elementov se lahko SiC obna\u0161a kot izolator ali pa se z dodajanjem du\u0161ika ali fosforja obna\u0161a kot polprevodnik - glede na koncentracijo in prostorsko porazdelitev dopantov je klju\u010dna njegova zmogljivost v napravah; zato je treba preveriti njegovo koncentracijo in porazdelitev, da se prepri\u010damo, da v njem ni \u0161kodljivih onesna\u017eeval.<\/p>\n
Polprevodniki iz silicijevega karbida (SiC) zagotavljajo \u0161tevilne klju\u010dne prednosti za aplikacije mo\u010dnostne elektronike, vklju\u010dno z visoko prebojno napetostjo, hitrej\u0161im preklopom, manj\u0161imi izgubami in odpornostjo proti sevanju, zaradi \u010desar so primerni za \u0161tevilne zasnove in izvedbe z manj\u0161imi zahtevami po hlajenju zaradi delovanja pri vi\u0161jih temperaturah. Sposobnost polprevodnikov SiC za delovanje pri vi\u0161jih temperaturah pomeni tudi manj\u0161e potrebe po hlajenju, zaradi \u010desar so naprave manj\u0161e in la\u017eje.<\/p>\n
SiC je polprevodni\u0161ki material, ki ga je mogo\u010de dopirati z du\u0161ikom in fosforjem, da nastane polprevodnik tipa n, ali dopirati z borom, aluminijem ali galijem, da nastane polprevodnik tipa p. Tako nastane \u0161iroka pasovna vrzel, kar pomeni, da lahko elektrika pri vi\u0161jih temperaturah te\u010de veliko la\u017eje kot pri siliciju. Poleg tega ima SiC izjemno toplotno prevodnost; njegova temperaturna odpornost sega do 1600 stopinj Celzija.<\/p>\n
Polprevodniki SiC so zaradi svojih visokotemperaturnih lastnosti idealni za aplikacije z visokim tokom, kot so elektri\u010dni avtomobili. Elektri\u010dni avtomobili za pospe\u0161evanje potrebujejo velike tokove toka, hkrati pa delujejo v vro\u010dih okoljih, kot so pu\u0161\u010dave ali gore - zaradi svoje izjemne toplotne odpornosti je SiC odli\u010dna re\u0161itev.<\/p>\n
\u010ceprav je SiC v naravi redek, ga je mogo\u010de ustvariti sinteti\u010dno z razli\u010dnimi postopki. Ena od mo\u017enosti je raztapljanje ogljika v staljenem siliciju, druga mo\u017enost je segrevanje gline, pome\u0161ane s koksom v prahu, v elektri\u010dni pe\u010di, lahko pa ga celo vzgojimo neposredno na plo\u0161\u010dicah s postopki kemi\u010dnega nana\u0161anja iz hlapov.<\/p>\n
Dopiranje polprevodnikov iz silicijevega karbida vklju\u010duje dodajanje ne\u010disto\u010d v kristalno mre\u017eo, da se spremenijo njegove lastnosti in zna\u010dilnosti. Dopiranje se lahko izvede z ionsko implantacijo ali med procesom rasti kristalov z dopiranjem in situ; \u010deprav je ionska implantacija zaradi enakomernega dopiranja po celotni povr\u0161ini primernej\u0161a, pa dopiranje in situ zahteva vi\u0161je aktivacijske temperature, ki lahko znatno poslab\u0161ajo gibljivost kanalov kovinsko-oksidno-polprevodni\u0161kih tranzistorjev s poljskim u\u010dinkom, kar negativno vpliva na delovanje naprave.<\/p>\n
Ionska implantacija ima tudi svoje pomanjkljivosti. Natan\u010den nadzor koncentracije dopantov je lahko zahteven, kar lahko privede do velikih odstopanj polprevodni\u0161ke pasovne strukture ter \u0161tevilnih povr\u0161inskih napak in slab\u0161e kakovosti izdelkov iz silicijevega karbida.<\/p>\n
Za odpravo teh te\u017eav je bila razvita nova metoda dopiranja z uporabo borove spojine. Ta borova spojina se nato nanese neposredno na povr\u0161ino silicijevega karbida z raztopino, ki vsebuje metanol; to omogo\u010da bolj enakomerno porazdelitev borovih atomov po njegovi povr\u0161ini, kar vodi do bolj\u0161e kakovosti izdelkov iz silicijevega karbida in kraj\u0161ega aktivacijskega \u010dasa \u017earjenja (He et al. 2010; Tang et al. 2018; Sun et al. 2017b).<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC) is an advanced semiconductor that overcomes many of the limitations found in traditional silicon devices. With three times wider bandgap than silicon and improved thermal conductivity, SiC devices are ideal for handling higher voltages and temperatures than their silicon counterparts. This article will introduce the basic properties and advantages of SiC that […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[64],"tags":[],"class_list":["post-208","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/208","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=208"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/208\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":209,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/208\/revisions\/209"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=208"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=208"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ceramicatijolart.com\/sl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=208"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}