Спеціальний звіт про промисловість карбіду кремнію: зростання нових енергетичних транспортних засобів та індустрії фотоелектричних приводів(1)

Спеціальний звіт про промисловість карбіду кремнію: зростання нових енергетичних транспортних засобів та індустрії фотоелектричних приводів(1)

1. SiC має чудові електричні характеристики і, як очікується, стане одним із найперспективніших напівпровідникових матеріалів

Розвиток напівпровідникових матеріалів пройшов три етапи. Звичайні напівпровідникові матеріали включають кремній (І), германій (Ge) та інші елементні напівпровідники та складні напівпровідникові матеріали, такі як арсенід галію (GaAs), карбід кремнію (SiC), нітрид галію (GaN). Від часової послідовності дослідження та широкомасштабного застосування, Зазначені вище напівпровідникові матеріали в промисловості зазвичай поділяються на три покоління.

Напівпровідникові матеріали першого покоління широко використовуються з 1950-х років, представлений кремнієм (І) і германій (Ge). Промисловий ланцюжок таких матеріалів відносно зрілий, з повним технічним запасом і низькою собівартістю продукції. Наразі, вони в основному використовуються у великих інтегральних схемах, в тому числі низьковольтні, низькочастотний, малопотужні транзистори і детектори.

Напівпровідникові матеріали на основі кремнію в даний час є найбільшими і широко використовуваними напівпровідниковими матеріалами, і більше ніж 90% напівпровідникових виробів виготовляються з матеріалів на основі кремнію.

Напівпровідникові матеріали другого покоління широко використовуються з 1990-х років, представлений арсенідом галію (GaAs) і фосфід індію (InP). З розвитком напівпровідникової промисловості, фізичне вузьке місце кремнієвого матеріалу стає дедалі більшим, і його фізичні властивості обмежують його застосування в оптоелектроніці та високочастотних пристроях великої потужності. Напівпровідникові матеріали другого покоління мають характеристики прямої забороненої зони у фізичній структурі.

У порівнянні з матеріалами на основі кремнію, вони мають хороші фотоелектричні характеристики, висока робоча частота, висока термостійкість і радіаційна стійкість. Вони підходять для виготовлення швидкісних, висока частота, потужні та світловипромінювальні електронні пристрої. Вони є чудовими матеріалами для виготовлення високопродуктивних мікрохвильових печей, прилади міліметрового діапазону та світловипромінювальні прилади, і широко використовуються в мобільному зв'язку, супутниковий зв'язок, оптичні комунікації, GPS-навігація та інші сфери.

Напівпровідник третього покоління - це складний напівпровідник, представлений нітридом галію (GaN) і карбід кремнію (SiC). Ширина забороненої зони цього типу напівпровідникового матеріалу більше або дорівнює 2,3 еВ, тому його також називають широкозонним напівпровідниковим матеріалом. Напівпровідник третього покоління має значні переваги в ключових параметрах, таких як ширина забороненої зони, електричне поле пробою, теплопровідність, швидкість електронного насичення, і радіаційна стійкість, задоволення потреб сучасної промисловості у високій потужності, НАПРУГА, і висока частота.

тому, Напівпровідники третього покоління в основному використовуються для виготовлення високошвидкісних, висока частота, потужні та світловипромінювальні електронні компоненти. Нижчі програми включають інтелектуальну мережу, автомобілі на новій енергії, фотоелектрична енергія вітру, 5Г спілкування, і т.д..

Знайомство з SiC матеріалами. SiC — це неорганічна речовина з хімічною формулою SiC. Виготовляється з кварцового піску, нафтовий кокс (або кам'яновугільний кокс), деревна тріска (сіль необхідна для виробництва зеленого SiC) та іншої сировини шляхом плавлення в печі опору при високій температурі.

SiC також існує в природі як рідкісний мінерал, муліт. Серед С, N, B та інші неоксидні високотехнологічні вогнетривкі матеріали, SiC є найбільш широко використовуваним і економічним, який можна назвати наждаком або вогнетривким піском. Очікується, що SiC стане одним із найперспективніших матеріалів у галузі напівпровідникових матеріалів.

У порівнянні з кремнієвими пристроями, силові пристрої на основі SiC мають такі електричні властивості, як опір високої напруги, висока термостійкість і низькі втрати енергії, і є одним із найперспективніших напівпровідникових матеріалів. Кращі електричні характеристики SiC включають наступні аспекти:

1 Стійкість до високої напруги. Оскільки напруженість електричного поля SiC більше, ніж 10 разів більше, ніж кремній, пристрій, виготовлений із SiC, може додатково підвищити здатність витримувати напругу, робоча частота і щільність струму, і значно зменшити втрати провідності пристрою.

2 Стійкість до високих температур. Чим ширша заборонена зона, тим вище буде гранична робоча температура пристрою. Оскільки ширина забороненої зони SiC майже в три рази більша, ніж у кремнію, гранична робоча температура SiC буде значно вище, ніж кремнію, який може досягати більше ніж 600 ℃. Одночасно, теплопровідність SiC вище, ніж у кремнію, що допомагає зменшити вимоги до системи охолодження та зробити термінал легшим і меншим.

3 Низькі втрати енергії. Швидкість дрейфу насичених електронів SiC вдвічі більша, ніж у кремнію. У порівнянні з кремнієм, SiC має дуже низький опір і низькі втрати; Одночасно, SiC має майже 3 помножити на ширину забороненої зони кремнію, і струм витоку значно зменшений порівняно з кремнієвими пристроями, що може додатково зменшити втрати потужності; Крім того, Пристрої SiC не мають хвостового струму під час процесу вимкнення, і втрати на перемикання низькі, що значно покращує частоту перемикань у практичних застосуваннях.

Загалом, SiC має чудові властивості, такі як стійкість до високого тиску, висока термостійкість і низькі втрати енергії, який може відповідати новим вимогам технології силової електроніки для високих температур, висока потужність, НАПРУГА, висока частота, радіаційна стійкість та інші важкі умови праці, і очікується, що він стане одним із найперспективніших матеріалів у галузі напівпровідникових матеріалів.