carburo di silicio SiCdispositivo si riferisce al dispositivo realizzato in carburo di silicio come materia prima.
In base alle diverse proprietà di resistenza, si divide in dispositivi di potenza conduttivi in carburo di silicio ecarburo di silicio semiisolatoDispositivi RF.
Principali forme e applicazioni dei dispositivi in carburo di silicio
I principali vantaggi del SiC rispettoMateriali di silicioSono:
Il SiC ha un band gap 3 volte superiore a quello del Si, il che può ridurre le perdite e aumentare la tolleranza alla temperatura.
Il SiC ha un'intensità di campo di rottura 10 volte superiore a quella del Si, può migliorare la densità di corrente, la frequenza operativa, la capacità di sopportare la tensione e ridurre le perdite on-off, risultando più adatto per applicazioni ad alta tensione.
Il SiC ha una velocità di deriva della saturazione degli elettroni doppia rispetto al Si, quindi può funzionare a una frequenza più elevata.
Il SiC ha una conduttività termica 3 volte superiore al Si, migliori prestazioni di dissipazione del calore, può supportare un'elevata densità di potenza e ridurre i requisiti di dissipazione del calore, rendendo il dispositivo più leggero.
Substrato conduttivo
Substrato conduttivo: rimuovendo varie impurità dal cristallo, in particolare quelle superficiali, per ottenere l'elevata resistività intrinseca del cristallo.
Conduttivosubstrato di carburo di siliciowafer di SiC
I dispositivi di potenza conduttivi in carburo di silicio si ottengono tramite la crescita di uno strato epitassiale di carburo di silicio sul substrato conduttivo; il foglio epitassiale di carburo di silicio viene ulteriormente lavorato, inclusa la produzione di diodi Schottky, MOSFET, IGBT, ecc., utilizzati principalmente in veicoli elettrici, generatori di energia fotovoltaica, trasporto ferroviario, data center, stazioni di ricarica e altre infrastrutture. I vantaggi in termini di prestazioni sono i seguenti:
Caratteristiche di alta pressione migliorate. L'intensità del campo elettrico di rottura del carburo di silicio è oltre 10 volte superiore a quella del silicio, il che rende la resistenza ad alta pressione dei dispositivi in carburo di silicio significativamente superiore a quella dei dispositivi equivalenti in silicio.
Migliori caratteristiche ad alta temperatura. Il carburo di silicio ha una conduttività termica superiore a quella del silicio, il che semplifica la dissipazione del calore del dispositivo e aumenta la temperatura limite di esercizio. La resistenza alle alte temperature può portare a un aumento significativo della densità di potenza, riducendo al contempo i requisiti del sistema di raffreddamento, rendendo il terminale più leggero e miniaturizzato.
Minore consumo energetico. ① Il dispositivo al carburo di silicio ha una resistenza di accensione molto bassa e una bassa perdita di accensione; (2) La corrente di dispersione dei dispositivi al carburo di silicio è significativamente ridotta rispetto a quella dei dispositivi al silicio, riducendo così la perdita di potenza; ③ Non vi è alcun fenomeno di coda di corrente nel processo di spegnimento dei dispositivi al carburo di silicio e la perdita di commutazione è bassa, il che migliora notevolmente la frequenza di commutazione delle applicazioni pratiche.
Substrato SiC semiisolato: il drogaggio N viene utilizzato per controllare con precisione la resistività dei prodotti conduttivi calibrando la relazione corrispondente tra concentrazione di drogaggio di azoto, velocità di crescita e resistività dei cristalli.
Materiale di substrato semi-isolante ad alta purezza
I dispositivi RF semi-isolati a base di silicio e carbonio sono ulteriormente realizzati facendo crescere uno strato epitassiale di nitruro di gallio su un substrato di carburo di silicio semi-isolato per preparare un foglio epitassiale di nitruro di silicio, compresi HEMT e altri dispositivi RF al nitruro di gallio, utilizzati principalmente nelle comunicazioni 5G, nelle comunicazioni dei veicoli, nelle applicazioni di difesa, nella trasmissione dati e nel settore aerospaziale.
La velocità di deriva degli elettroni saturi dei materiali in carburo di silicio e nitruro di gallio è rispettivamente 2,0 e 2,5 volte superiore a quella del silicio, quindi la frequenza operativa dei dispositivi in carburo di silicio e nitruro di gallio è maggiore rispetto a quella dei dispositivi tradizionali in silicio. Tuttavia, il nitruro di gallio presenta lo svantaggio di una scarsa resistenza al calore, mentre il carburo di silicio ha una buona resistenza al calore e conduttività termica, che possono compensare la scarsa resistenza al calore dei dispositivi in nitruro di gallio. Pertanto, l'industria utilizza il carburo di silicio semiisolato come substrato e, per la produzione di dispositivi RF, viene coltivato uno strato epitassiale di gan.
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Data di pubblicazione: 16/07/2024