Forstå siliciumcarbids tidligere levetid!

Siliciumcarbid (SiC) smeltes ved høj temperatur i en modstandsovn med kvartssand, petroleumskoks (eller kulkoks) og træflis som råmateriale. Siliciumcarbid findes også i naturen som et sjældent mineral, moissanite. Siliciumcarbid kaldes også moissanite. Blandt moderne ikke-oxid højteknologiske ildfaste råmaterialer som C, N og B er siliciumcarbid den mest udbredte og økonomiske. Det kan kaldes smergelsand eller ildfast sand.

1. Siliciumcarbids tidligere og nuværende liv
På grund af dets stabile kemiske egenskaber, høj termisk ledningsevne, lille termisk udvidelseskoefficient og god slidstyrke har siliciumcarbid mange andre anvendelser udover at blive brugt som slibemiddel, såsom belægning af siliciumcarbidpulver med en speciel proces på indervæggen af turbinehjul eller cylinderblok, det kan forbedre slidstyrken og forlænge dets levetid med 1 til 2 gange; det avancerede ildfaste materiale lavet af det er termisk stødbestandigt, lille i størrelse, let i vægt, høj styrke og har en god energibesparende effekt. Lavkvalitets siliciumcarbid (indeholdende omkring 85 % SiC) er et fremragende deoxidationsmiddel. Det kan fremskynde stålfremstillingen, lette kontrollen af ​​den kemiske sammensætning og forbedre stålkvaliteten. Derudover er siliciumcarbid også meget brugt i produktionen af ​​siliciumcarbidstænger til elektriske varmeelementer.
Siliciumcarbid er meget hårdt, med en Mohs hårdhed på 9,5, kun næst efter verdens hårdeste diamant (niveau 10). Den har fremragende termisk ledningsevne, er en halvleder og kan modstå oxidation ved høje temperaturer.

2. Fordelagtige egenskaber ved siliciumcarbidanordninger
Siliciumcarbid (SiC) er i øjeblikket det mest modne halvledermateriale med bred båndgab. Lande rundt om i verden lægger stor vægt på forskningen i SiC og har investeret en masse arbejdskraft og materielle ressourcer i aktiv udvikling. USA, Europa, Japan osv. er ikke kun Tilsvarende forskningsplaner er blevet formuleret på nationalt plan, og nogle internationale elektronikgiganter har også investeret kraftigt i udviklingen af ​​siliciumcarbid-halvlederenheder.
Sammenlignet med almindeligt silicium har komponenter, der anvender siliciumcarbid, følgende egenskaber:

Højspændingsegenskaber:
Siliciumcarbidenheder er 10 gange så høj spændingsmodstand som tilsvarende siliciumenheder.
Spændingsmodstanden for Schottky-siliciumcarbidrør kan nå 2400V.
Siliciumcarbid felteffektrør kan modstå spændinger på titusinder af volt, og deres on-state modstand er ikke særlig stor.

Højfrekvente egenskaber:

Højtemperaturegenskaber:
I dag, hvor Si-materialer er tæt på den teoretiske ydeevnegrænse, er SiC-effektenheder altid blevet betragtet som "ideelle enheder" og er meget ventede på grund af deres høje modstandsspænding, lave tab, høje effektivitet og andre egenskaber. Sammenlignet med tidligere Si-materiale-enheder vil balancen mellem ydeevne og omkostninger ved SiC-strømenheder og deres efterspørgsel efter højteknologi blive nøglen til, om SiC-strømenheder virkelig kan blive populære.

På nuværende tidspunkt er laveffekt siliciumcarbidenheder gået ind i den praktiske enhedsproduktionsfase fra laboratoriet. På nuværende tidspunkt er prisen på siliciumcarbidskiver stadig relativt høj, og de har også mange defekter. Gennem kontinuerlig forskning og udvikling forventes det, at siliciumcarbidenheder vil dominere markedet for strømforsyninger omkring 2010. Men det er ikke tilfældet.

3. Hvad er den nuværende udviklingssituation for siliciumcarbidenheder?
1. Tekniske parametre: F.eks. stiger Schottky-diodespændingen fra 250 volt til mere end 1,000 volt, chipområdet er mindre, men strømmen er kun et par tiere af ampere. Driftstemperaturen øges til 180 grader, hvilket er langt fra indførelsen af ​​600 grader. Spændingsfaldet er endnu mere utilfredsstillende, det er ikke anderledes end siliciummateriale, og det høje fremadgående spændingsfald skal nå 2V.
2. Markedspris: omkring 5 til 6 gange højere end ved fremstilling af siliciummateriale.

4. Hvad er vanskelighederne ved udviklingen af ​​siliciumcarbid (SiC) enheder?Problemet i udviklingen af ​​siliciumcarbidenheder er ikke det principielle design af chippen, især design af chipstrukturen. Det er ikke svært at løse det. Vanskeligheden ligger i at realisere fremstillingsprocessen af ​​chipstrukturen. Eksempler er som følger: 1. Mikrorørdefektdensitet af siliciumcarbidwafers. 2. Den epitaksiale proceseffektivitet er lav. 3. Dopingprocessen har særlige krav.

4. Fremstilling af ohmsk kontakt. 5. Temperaturbestandighed af bærende materialer.

Ovenstående er blot nogle få eksempler, ikke alle. Der er stadig mange procesproblemer, som ikke har nogen ideelle løsninger, såsom siliciumcarbid-halvlederoverfladegravningsprocessen, terminalpassiveringsprocessen og indvirkningen af ​​grænsefladetilstanden af ​​gateoxidlaget på den langsigtede stabilitet af siliciumcarbid-MOSFET-enheder. Er branchen endnu nået til enighed? Konsekvente konklusioner osv. har i høj grad hindret den hurtige udvikling af siliciumcarbid-kraftenheder.

5. Udviklingsoversigt over vigtigste anvendelsesområder for siliciumcarbid

I øjeblikket forårsager tredje generation af halvledermaterialer en revolution inden for ren energi og en ny generation af elektronisk informationsteknologi. Uanset om det er belysning, husholdningsapparater, forbrugerelektronikudstyr, nye energikøretøjer, smarte net eller militære forsyninger, er disse højtydende halvledere Materialer er i stor efterspørgsel. Ifølge udviklingen af ​​tredje generation af halvledere er dens vigtigste anvendelser halvlederbelysning, strømelektroniske enheder, lasere og detektorer og fire andre områder.
1. Halvlederbelysning
Blandt de fire anvendelsesområder har halvlederbelysningsindustrien udviklet sig hurtigst og har dannet en industriskala på titusindvis af milliarder af dollars.
2. Power elektroniske enheder
Inden for kraftelektronik er anvendelsen af ​​halvledere med brede båndgab lige begyndt, og markedsstørrelsen er kun et par hundrede millioner amerikanske dollars. Dens anvendelse er hovedsageligt koncentreret inden for militært avanceret udstyr og udvides gradvist til det civile område.
3. Lasere og detektorer
Inden for laser- og detektorapplikationer kan GaN-baserede lasere dække et bredt spektrum og realisere fremstillingen af ​​blå, grønne og ultraviolette lasere og ultraviolet detektion.
4. Andre anvendelser
Inden for banebrydende forskning kan halvledere med brede båndgab bruges i solceller, biosensorer, vandbaserede brintproduktionsmedier og andre nye applikationer. I øjeblikket er disse varme områder stadig i laboratorieforsknings- og udviklingsstadiet.