رقاقة ركيزة من كربيد السيليكون شبه العازل 4H-Semi مقاس 3 بوصات (76.2 مم)

تُعدّ رقائق ركائز كربيد السيليكون (SiC) شبه المعزولة من النوع 4H بقياس 3 بوصات من المواد شبه الموصلة الشائعة الاستخدام. يشير 4H إلى بنية بلورية رباعية الأوجه سداسية. أما شبه العزل فيعني أن الركيزة تتمتع بمقاومة عالية ويمكن عزلها جزئيًا عن تدفق التيار.

تتميز رقائق الركيزة هذه بالخصائص التالية: موصلية حرارية عالية، فقد منخفض للتوصيل، مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، واستقرار ميكانيكي وكيميائي ممتاز. ونظرًا لأن كربيد السيليكون يتمتع بفجوة طاقة واسعة ويمكنه تحمل درجات الحرارة العالية وظروف المجال الكهربائي العالي، فإن رقائق 4H-SiC شبه المعزولة تُستخدم على نطاق واسع في إلكترونيات الطاقة وأجهزة الترددات الراديوية.

تشمل التطبيقات الرئيسية لرقائق السيليكون كاربيد شبه المعزولة من النوع 4H ما يلي:

1- إلكترونيات الطاقة: يمكن استخدام رقائق السيليكون كاربيد 4H-SiC في تصنيع أجهزة تبديل الطاقة مثل ترانزستورات MOSFET (ترانزستورات تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة)، وترانزستورات IGBT (ترانزستورات ثنائية القطب ذات البوابة المعزولة)، وثنائيات شوتكي. تتميز هذه الأجهزة بانخفاض خسائر التوصيل والتبديل في بيئات الجهد العالي ودرجة الحرارة المرتفعة، كما توفر كفاءة وموثوقية أعلى.

٢- أجهزة الترددات الراديوية: يمكن استخدام رقائق السيليكون كاربيد شبه المعزولة 4H-SiC لتصنيع مضخمات طاقة الترددات الراديوية عالية القدرة وعالية التردد، ومقاومات الرقائق، والمرشحات، وغيرها من الأجهزة. يتميز كربيد السيليكون بأداء أفضل عند الترددات العالية واستقرار حراري أعلى نظرًا لارتفاع معدل انجراف تشبع الإلكترونات فيه وموصليته الحرارية العالية.

3- الأجهزة الكهروضوئية: يمكن استخدام رقائق السيليكون شبه المعزولة 4H-SiC لتصنيع ثنائيات الليزر عالية الطاقة، وأجهزة الكشف عن ضوء الأشعة فوق البنفسجية، والدوائر المتكاملة الكهروضوئية.

من حيث توجهات السوق، يتزايد الطلب على رقائق السيليكون شبه المعزولة من نوع 4H-SiC مع نمو مجالات إلكترونيات الطاقة، والترددات الراديوية، والإلكترونيات الضوئية. ويعود ذلك إلى تعدد استخدامات كربيد السيليكون، بما في ذلك كفاءة الطاقة، والمركبات الكهربائية، والطاقة المتجددة، والاتصالات. وفي المستقبل، يبقى سوق رقائق السيليكون شبه المعزولة من نوع 4H-SiC واعدًا للغاية، ومن المتوقع أن يحل محل مواد السيليكون التقليدية في تطبيقات متنوعة.