carburo de silicio SiCDispositivo se refiere al dispositivo hecho de carburo de silicio como materia prima.
Según las diferentes propiedades de resistencia, se divide en dispositivos de potencia de carburo de silicio conductor ycarburo de silicio semiaisladoDispositivos de RF.
Principales formas de dispositivos y aplicaciones del carburo de silicio
Las principales ventajas del SiC sobreMateriales de silicioson:
El SiC tiene un ancho de banda tres veces mayor que el del Si, lo que puede reducir las fugas y aumentar la tolerancia a la temperatura.
El SiC tiene 10 veces la intensidad del campo de ruptura del Si, puede mejorar la densidad de corriente, la frecuencia de operación, la capacidad de soportar voltaje y reducir la pérdida de encendido y apagado, más adecuado para aplicaciones de alto voltaje.
El SiC tiene el doble de velocidad de deriva de saturación de electrones que el Si, por lo que puede operar a una frecuencia más alta.
El SiC tiene 3 veces la conductividad térmica del Si, un mejor rendimiento de disipación de calor, puede soportar una alta densidad de potencia y reducir los requisitos de disipación de calor, lo que hace que el dispositivo sea más liviano.
Sustrato conductor
Sustrato conductor: eliminando diversas impurezas del cristal, especialmente las impurezas de nivel superficial, para lograr la alta resistividad intrínseca del cristal.
Conductivosustrato de carburo de siliciooblea de SiC
El dispositivo de potencia de carburo de silicio conductor se construye mediante el crecimiento de una capa epitaxial de carburo de silicio sobre el sustrato conductor. Esta lámina epitaxial se procesa posteriormente, incluyendo la producción de diodos Schottky, MOSFET, IGBT, etc., y se utiliza principalmente en vehículos eléctricos, generación de energía fotovoltaica, transporte ferroviario, centros de datos, sistemas de carga y otras infraestructuras. Sus ventajas de rendimiento son las siguientes:
Características mejoradas de alta presión. La intensidad del campo eléctrico de ruptura del carburo de silicio es más de 10 veces mayor que la del silicio, lo que aumenta significativamente la resistencia a la alta presión de los dispositivos de carburo de silicio en comparación con los dispositivos de silicio equivalentes.
Mejores características a altas temperaturas. El carburo de silicio tiene mayor conductividad térmica que el silicio, lo que facilita la disipación del calor del dispositivo y eleva la temperatura límite de funcionamiento. La resistencia a altas temperaturas puede aumentar significativamente la densidad de potencia, a la vez que reduce los requisitos del sistema de refrigeración, lo que permite que el terminal sea más ligero y miniaturizado.
Menor consumo de energía. ① El dispositivo de carburo de silicio tiene una resistencia de encendido muy baja y una baja pérdida de encendido; (2) La corriente de fuga de los dispositivos de carburo de silicio se reduce significativamente que la de los dispositivos de silicio, lo que reduce la pérdida de potencia; ③ No hay un fenómeno de cola de corriente en el proceso de apagado de los dispositivos de carburo de silicio, y la pérdida de conmutación es baja, lo que mejora en gran medida la frecuencia de conmutación de las aplicaciones prácticas.
Sustrato de SiC semiaislado: el dopaje con N se utiliza para controlar con precisión la resistividad de los productos conductores calibrando la relación correspondiente entre la concentración de dopaje con nitrógeno, la tasa de crecimiento y la resistividad del cristal.
Material de sustrato semiaislante de alta pureza
Los dispositivos de RF a base de carbono de silicio semiaislado se fabrican además mediante el crecimiento de una capa epitaxial de nitruro de galio sobre un sustrato de carburo de silicio semiaislado para preparar una lámina epitaxial de nitruro de silicio, incluidos HEMT y otros dispositivos de RF de nitruro de galio, utilizados principalmente en comunicaciones 5G, comunicaciones de vehículos, aplicaciones de defensa, transmisión de datos y aeroespacial.
La tasa de deriva de electrones saturados de los materiales de carburo de silicio y nitruro de galio es 2,0 y 2,5 veces mayor que la del silicio, respectivamente, por lo que la frecuencia de operación de los dispositivos de carburo de silicio y nitruro de galio es mayor que la de los dispositivos de silicio tradicionales. Sin embargo, el nitruro de galio presenta la desventaja de su baja resistencia térmica, mientras que el carburo de silicio posee buena resistencia y conductividad térmica, lo que compensa la baja resistencia térmica de los dispositivos de nitruro de galio. Por ello, la industria utiliza carburo de silicio semiaislado como sustrato, sobre el cual se desarrolla una capa epitaxial de gan para fabricar dispositivos de radiofrecuencia.
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Hora de publicación: 16 de julio de 2024