Jaký je polovodičový průmysl třetí generace?

Polovodičové materiály lze klasifikovat do tří generací v chronologickém pořadí. První generace se skládá ze společných elementárních materiálů, jako je germanium a křemík, které se vyznačují pohodlným přepínáním a obvykle se používají v integrovaných obvodech. Sloučené polovodiče druhé generace, jako je arzenid gallium a indium fosfid, se používají hlavně ve luminiscenčních a komunikačních materiálech. Polovodiče třetí generace zahrnují hlavně složené polovodiče, jako napříkladkřemíkový karbida nitrid gallia, stejně jako speciální prvky, jako je diamant. S vynikajícími fyzikálními a chemickými vlastnostmi se materiály karbidu křemíku postupně aplikují v polích výkonu a radiofrekvenčních zařízení.

Semiconditory třetí generace mají lepší odolat napětí a jsou ideálními materiály pro vysoce výkonná zařízení. Semiconditory třetí generace se skládají hlavně z materiálu křemíkového karbidu a nitridu gallia. Šířka Bandgap SIC je 3.2EV a šířka GAN je 3.4ev, což daleko převyšuje šířku Bandgap SI při 1,12EV. Protože polovodiče třetí generace mají obecně širší mezeru v pásmu, mají lepší odpor napětí a odolnost proti teplu a často se používají ve vysoce výkonných zařízeních. Mezi nimi silikonový karbid postupně zadal rozsáhlou aplikaci. V oblasti napájecích zařízení začaly komerční aplikaci diody a MOSFETS.

Výkonová zařízení vyrobená z karbidu křemíku, protože substrát mají větší výhody ve výkonu ve srovnání s napájecími zařízeními na bázi křemíku: (1) silnější vysokopěťové vlastnosti. Síla rozrušení elektrického pole křemíkového karbidu je více než desetkrát větší než u křemíku, což činí vysoký napěťový odolnost zařízení křemíkových karbidu zařízení výrazně vyšší než u stejných křemíkových zařízení. (2) Lepší charakteristiky vysoké teploty. Karbid křemíku má vyšší tepelnou vodivost než křemík, což zařízení usnadňuje rozptylování tepla a umožnění vyšší konečné provozní teploty. Odolnost s vysokou teplotou může významně zvýšit hustotu výkonu a zároveň snížit požadavky na systém rozptylu tepla, čímž se terminál lehčí a menší. (3) nižší ztráta energie. Karbid křemíku má saturační rychlost driftu elektronů dvakrát u křemíku, což způsobuje, že zařízení karbidu křemíku mají extrémně nízkou rezistenci a nízkou ztrátu. Karbid křemíku má šířku bandgapu třikrát vyšší šířku křemíku, což významně snižuje únik proudu křemíkových karbidových zařízení ve srovnání s křemíkovými zařízeními, čímž se sníží ztráta energie. Zařízení křemíkového karbidu nemají během procesu vypnutí proudu, mají nízké ztráty přepínání a významně zvyšují frekvenci přepínání v praktických aplikacích.

Podle relevantních údajů je na rezistenci mosfetů karbidu na bázi křemíku stejných specifikací 1/200 z mosfetů na bázi křemíku a jejich velikost je 1/10 velikosti mosfetů na bázi křemíku. Pro střídače stejné specifikace je celková ztráta energie systému používající mosfety na bázi křemíkového karbidu menší než 1/4 ve srovnání s používáním IGBT na bázi křemíku.

Podle rozdílů v elektrických vlastnostech lze substráty karbidu křemíku klasifikovat do dvou typů: poloiminující substráty karbidu křemíku a vodivé substráty karbidu křemíku. Tyto dva typy substrátů, poepitaxiální růst, respektive se používají k výrobě diskrétních zařízení, jako jsou například zařízení, a rádiová frekvenční zařízení. Mezi nimi se poločlivé substráty karbidu křemíku používají hlavně při výrobě RF nitridů gallia, optoelektronických zařízení atd. Pěstováním epitaxiálních nitridů gallia, které lze dále vyrobit, které lze vyrábět na substráty křemíkového karbidu, jako je galliové rf epitační epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální vafy, které lze dále vyrábět jako galský hemtonový dusinový epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální epitaxiální vafáky. Vodivé substráty karbidu křemíku se používají hlavně při výrobě napájecích zařízení. Na rozdíl od tradičního výrobního procesu silikonových napájecích zařízení nemohou být napájecí zařízení křemíkového karbidu přímo vyrobena na substrátech křemíku karbidu. Místo toho musí být na vodivém substrátu pěstována epitaxiální vrstva křemíkového karbidu, aby se získala epitaxiální oplatka křemíku a poté může být na epitaxiální vrstvě vyrobena Schottkyho diody.