Eriaruanne ränikarbiiditööstuse kohta: uute energiasõidukite ja fotogalvaaniliste ajamite tööstuse kasv(1)
Eriaruanne ränikarbiiditööstuse kohta: uute energiasõidukite ja fotogalvaaniliste ajamite tööstuse kasv(1)
1. SiC-l on suurepärased elektrilised omadused ja sellest peaks saama üks lootustandvamaid pooljuhtmaterjale
Pooljuhtmaterjalide väljatöötamine on läbinud kolm etappi. Levinud pooljuhtmaterjalide hulka kuulub räni (Ja), germaanium (Ge) ja muud element-pooljuhid ja liitpooljuhtmaterjalid, nagu galliumarseniid (GaAs), ränikarbiid (SiC), galliumnitriid (GaN). Uurimise ja laiaulatusliku rakendamise ajalisest järjestusest, ülaltoodud pooljuhtmaterjalid jagunevad tööstuses üldiselt kolme põlvkonda.
Esimese põlvkonna pooljuhtmaterjale on laialdaselt kasutatud alates 1950. aastatest, mida esindab räni (Ja) ja germaaniumi (Ge). Selliste materjalide tööstusahel on suhteliselt küps, täielike tehniliste reservidega ja madalate tootmiskuludega. Hetkel, neid kasutatakse peamiselt suuremahulistes integraallülitustes, sealhulgas madalpinge, madala sagedusega, väikese võimsusega transistorid ja detektorid.
Ränipõhised pooljuhtmaterjalid on praegu suurima toodangu ja kõige laialdasemalt kasutatavad pooljuhtmaterjalid, ja rohkem kui 90% pooljuhttooted on valmistatud ränipõhistest materjalidest.
Teise põlvkonna pooljuhtmaterjale on laialdaselt kasutatud alates 1990. aastatest, mida esindab galliumarseniid (GaAs) ja indiumfosfiid (InP). Pooljuhtide tööstuse arenguga, ränimaterjali füüsiline kitsaskoht on üha enam esile kerkimas, ja selle füüsikalised omadused piiravad selle kasutamist optoelektroonikas ja kõrgsageduslikes suure võimsusega seadmetes. Teise põlvkonna pooljuhtmaterjalidel on füüsilises struktuuris otsese ribalaiuse omadused.
Võrreldes ränipõhiste materjalidega, nende eelisteks on hea fotoelektriline jõudlus, kõrge töösagedus, kõrge temperatuuritaluvus ja kiirguskindlus. Need sobivad kiireks valmistamiseks, kõrgsagedus, suure võimsusega ja valgust kiirgavad elektroonikaseadmed. Need on suurepärased materjalid suure jõudlusega mikrolaineahju valmistamiseks, millimeeterlaineseadmed ja valgust kiirgavad seadmed, ja neid kasutatakse laialdaselt mobiilsides, satelliitside, optiline side, GPS-navigatsioon ja muud väljad.
Kolmanda põlvkonna pooljuht on liitpooljuht, mida esindab galliumnitriid (GaN) ja ränikarbiid (SiC). Seda tüüpi pooljuhtmaterjalide ribalaius on suurem või võrdne 2,3 eV, seega nimetatakse seda ka lairibavahega pooljuhtmaterjaliks. Kolmanda põlvkonna pooljuhtidel on olulisi eeliseid sellistes võtmeparameetrites nagu ribalaius, elektrivälja purunemine, soojusjuhtivus, elektrooniline küllastusmäär, ja kiirguskindlus, kaasaegse tööstuse vajaduste rahuldamine suure võimsuse järele, kõrgepinge, ja kõrge sagedusega.
seega, kolmanda põlvkonna pooljuhte kasutatakse peamiselt kiireks valmistamiseks, kõrgsagedus, suure võimsusega ja valgust kiirgavad elektroonilised komponendid. Järgmised rakendused hõlmavad nutikat võrku, uued energiasõidukid, fotogalvaaniline tuuleenergia, 5G Suhtlus, jne.
Sissejuhatus SiC materjalidesse. SiC on anorgaaniline aine, mille keemiline valem on SiC. See on valmistatud kvartsliivast, naftakoks (või kivisöekoksi), puiduhake (soola on vaja rohelise ränikarbiidi tootmiseks) ja muud toorained sulatades takistusahjus kõrgel temperatuuril.
SiC esineb ka looduses haruldase mineraalina, mulliit. C hulgas, N, B ja muud oksiidivabad kõrgtehnoloogilised tulekindlad materjalid, SiC on kõige laialdasemalt kasutatav ja ökonoomsem, mida võib nimetada smirgel- või tulekindlaks liivaks. SiC peaks saama pooljuhtmaterjalide valdkonnas üheks lootustandvamaks materjaliks.
Võrreldes räniseadmetega, SiC-l põhinevatel toiteseadmetel on elektrilised omadused, näiteks kõrgepingetakistus, kõrge temperatuuritaluvus ja väike energiakadu, ja on üks lootustandvamaid pooljuhtmaterjale. SiC suurepärased elektrilised omadused hõlmavad järgmisi aspekte:
1 Kõrgepinge takistus. Kuna jaotus elektrivälja tugevus SiC on rohkem kui 10 korda rohkem kui räni, SiC-ga valmistatud seade võib pingetaluvust veelgi parandada, töösagedus ja voolutihedus, ja oluliselt vähendada seadme juhtivuse kadu.
2 Kõrge temperatuuritaluvus. Mida suurem on ribade vahe, seda kõrgem on seadme piirav töötemperatuur. Kuna SiC ribalaius on peaaegu kolm korda suurem kui ränil, SiC piirav töötemperatuur on oluliselt kõrgem kui räni oma, mis võib ulatuda rohkem kui 600 ℃. Samal ajal, SiC soojusjuhtivus on suurem kui ränil, mis aitab vähendada jahutussüsteemile esitatavaid nõudeid ning muuta terminali kergemaks ja väiksemaks.
3 Madal energiakadu. SiC on küllastunud elektronide triivi kiirusega kaks korda suurem kui ränil. Võrreldes räniga, SiC-l on väga madal takistus ja väike kadu; Samal ajal, SiC on peaaegu 3 korda suurem kui räni riba laius, ja lekkevool on silikoonseadmetega võrreldes oluliselt vähenenud, mis võib võimsuskadu veelgi vähendada; Lisaks, SiC-seadmetel ei ole väljalülitusprotsessi ajal vooluahelat, ja lülituskadu on väike, mis parandab oluliselt lülitussagedust praktilistes rakendustes.
Üldiselt, SiC-l on suurepärased omadused, nagu kõrge rõhukindlus, kõrge temperatuuritaluvus ja väike energiakadu, mis suudab vastata jõuelektroonika tehnoloogia uutele nõuetele kõrgel temperatuuril, suur jõud, kõrgepinge, kõrgsagedus, kiirguskindlus ja muud rasked töötingimused, ja sellest peaks saama pooljuhtmaterjalide valdkonnas üks lootustandvamaid materjale.
