ซิลิกอนคาร์ไบด์ SiCอุปกรณ์หมายถึงอุปกรณ์ที่ทำจากซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัตถุดิบ
ตามคุณสมบัติความต้านทานที่แตกต่างกัน แบ่งออกเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าซิลิกอนคาร์ไบด์นำไฟฟ้าและซิลิกอนคาร์ไบด์กึ่งฉนวนอุปกรณ์ RF
รูปแบบอุปกรณ์หลักและการใช้งานของซิลิกอนคาร์ไบด์
ข้อได้เปรียบหลักของ SiC เหนือวัสดุซิเป็น:
SiC มีแบนด์แก๊ป 3 เท่าของ Si ซึ่งสามารถลดการรั่วไหลและเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิได้
SiC มีค่าความแรงของสนามพังทลายมากกว่า Si ถึง 10 เท่า จึงสามารถปรับปรุงความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า ความถี่ในการทำงาน ทนต่อความจุแรงดันไฟฟ้า และลดการสูญเสียการเปิด-ปิด เหมาะสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูง
SiC มีความเร็วดริฟท์ความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนเร็วกว่า Si ถึงสองเท่า จึงสามารถทำงานที่ความถี่สูงกว่าได้
SiC มีค่าการนำความร้อนมากกว่า Si ถึง 3 เท่า มีประสิทธิภาพในการกระจายความร้อนที่ดีกว่า รองรับความหนาแน่นของพลังงานสูง และลดความต้องการในการกระจายความร้อน ทำให้ตัวเครื่องมีน้ำหนักเบากว่า
สารตั้งต้นที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า
สารตั้งต้นที่มีสภาพนำไฟฟ้า: โดยการกำจัดสิ่งเจือปนต่างๆ ในคริสตัล โดยเฉพาะสิ่งเจือปนในระดับตื้น เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานไฟฟ้าสูงตามธรรมชาติของคริสตัล
สื่อกระแสไฟฟ้าซิลิกอนคาร์ไบด์ซับสเตรตเวเฟอร์ SiC
อุปกรณ์จ่ายไฟซิลิกอนคาร์ไบด์แบบนำไฟฟ้านั้นเกิดจากการขยายชั้นเอพิแทกเซียลซิลิกอนคาร์ไบด์บนพื้นผิวตัวนำ จากนั้นแผ่นเอพิแทกเซียลซิลิกอนคาร์ไบด์จะถูกประมวลผลเพิ่มเติม ซึ่งรวมถึงการผลิตไดโอด Schottky, MOSFET, IGBT เป็นต้น ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในยานพาหนะไฟฟ้า การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบขนส่งทางราง ศูนย์ข้อมูล การชาร์จ และโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพมีดังนี้:
คุณสมบัติแรงดันสูงที่ได้รับการปรับปรุง ความเข้มของสนามไฟฟ้าสลายตัวของซิลิกอนคาร์ไบด์สูงกว่าซิลิกอน 10 เท่า ซึ่งทำให้ความต้านทานแรงดันสูงของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์สูงกว่าอุปกรณ์ซิลิกอนที่เทียบเท่ากันอย่างมีนัยสำคัญ
คุณสมบัติอุณหภูมิสูงที่ดีกว่า ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความสามารถในการนำความร้อนสูงกว่าซิลิกอน ซึ่งทำให้อุปกรณ์ระบายความร้อนได้ง่ายขึ้นและอุณหภูมิการทำงานสูงสุดก็สูงขึ้น ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงอาจส่งผลให้ความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะที่ลดข้อกำหนดในระบบระบายความร้อน ทำให้เทอร์มินัลมีน้ำหนักเบาและมีขนาดเล็กลง
การใช้พลังงานต่ำกว่า ① อุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์มีค่าความต้านทานการเปิดต่ำมากและการสูญเสียการเปิดต่ำ (2) กระแสไฟรั่วของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซิลิกอน จึงลดการสูญเสียพลังงานลง ③ ไม่มีปรากฏการณ์หางกระแสไฟในกระบวนการปิดอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ และการสูญเสียการสลับต่ำ ซึ่งช่วยปรับปรุงความถี่การสลับของการใช้งานจริงได้อย่างมาก
พื้นผิว SiC กึ่งฉนวน: การเจือปน N ใช้เพื่อควบคุมค่าต้านทานของผลิตภัณฑ์ตัวนำอย่างแม่นยำ โดยการสอบเทียบความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างความเข้มข้นของการเจือปนไนโตรเจน อัตราการเจริญเติบโต และค่าต้านทานของผลึก
วัสดุพื้นผิวกึ่งฉนวนที่มีความบริสุทธิ์สูง
อุปกรณ์ RF ที่ใช้ฐานคาร์บอนซิลิกอนแบบกึ่งฉนวนนั้นทำขึ้นเพิ่มเติมโดยการปลูกชั้นอิพิแทกเซียลแกเลียมไนไตรด์บนพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์แบบกึ่งฉนวนเพื่อเตรียมแผ่นอิพิแทกเซียลซิลิกอนไนไตรด์ ซึ่งรวมถึง HEMT และอุปกรณ์ RF แกเลียมไนไตรด์อื่นๆ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสาร 5G การสื่อสารในยานพาหนะ แอปพลิเคชันด้านการป้องกันประเทศ การส่งข้อมูล และการบินและอวกาศ
อัตราการดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวของวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์และแกเลียมไนไตรด์คือ 2.0 และ 2.5 เท่าของซิลิกอนตามลำดับ ดังนั้นความถี่ในการทำงานของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์และแกเลียมไนไตรด์จึงมากกว่าอุปกรณ์ซิลิกอนแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม วัสดุแกเลียมไนไตรด์มีข้อเสียคือทนความร้อนได้ไม่ดี ในขณะที่ซิลิกอนคาร์ไบด์มีความทนทานต่อความร้อนและการนำความร้อนได้ดี ซึ่งสามารถชดเชยความทนทานต่อความร้อนที่ไม่ดีของอุปกรณ์แกเลียมไนไตรด์ได้ ดังนั้น อุตสาหกรรมจึงใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์แบบกึ่งฉนวนเป็นพื้นผิว และชั้นเอพิแทกเซียลแบบแกนจะปลูกบนพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์เพื่อผลิตอุปกรณ์ RF
หากมีการละเมิดกรุณาติดต่อลบ
เวลาโพสต์ : 16 ก.ค. 2567