رقائق كربيد السيليكون (SiC) هي أشباه موصلات مصنوعة من كربيد السيليكون. طُوّرت هذه المادة عام ١٨٩٣، وهي مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات. مناسبة بشكل خاص لثنائيات شوتكي، وثنائيات شوتكي ذات حاجز الوصلات، والمفاتيح، وترانزستورات التأثير المجالي المصنوعة من أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية. بفضل صلابتها العالية، تُعد خيارًا ممتازًا لمكونات إلكترونيات الطاقة.
يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من رقائق كربيد السيليكون (SiC). النوع الأول هو رقاقة مصقولة، وهي رقاقة كربيد سيليكون مفردة. تُصنع من بلورات كربيد السيليكون عالية النقاء، ويمكن أن يبلغ قطرها 100 مم أو 150 مم. تُستخدم في الأجهزة الإلكترونية عالية القدرة. أما النوع الثاني فهو رقاقة كربيد السيليكون البلورية الفوقية. يُصنع هذا النوع من الرقاقات بإضافة طبقة واحدة من بلورات كربيد السيليكون إلى السطح. تتطلب هذه الطريقة تحكمًا دقيقًا في سمك المادة، وتُعرف باسم الفوقية من النوع N.
النوع التالي هو كربيد السيليكون بيتا. يُنتَج بيتا SiC عند درجات حرارة تزيد عن 1700 درجة مئوية. كربيدات ألفا هي الأكثر شيوعًا، ولها بنية بلورية سداسية تشبه الورتزيت. يشبه شكل بيتا الماس، ويُستخدم في بعض التطبيقات. لطالما كان الخيار الأول للمنتجات شبه المصنعة للسيارات الكهربائية. يعمل العديد من موردي رقائق كربيد السيليكون من جهات خارجية حاليًا على هذه المادة الجديدة.
رقائق كربيد السيليكون ZMSH هي مواد شبه موصلة شائعة الاستخدام. إنها مادة شبه موصلة عالية الجودة ومناسبة للعديد من التطبيقات. تُعد رقائق كربيد السيليكون ZMSH مادة مفيدة جدًا لمجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية. توفر ZMSH مجموعة واسعة من رقائق وركائز كربيد السيليكون عالية الجودة. وهي متوفرة بأشكال من النوع N وشبه معزولة.
2---كربيد السيليكون: نحو عصر جديد من الرقائق
الخصائص الفيزيائية وخصائص كربيد السيليكون
يتميز كربيد السيليكون ببنية بلورية مميزة، تعتمد على بنية سداسية متقاربة تشبه الماس. تُمكّن هذه البنية كربيد السيليكون من الحصول على موصلية حرارية ممتازة ومقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية. بالمقارنة مع مواد السيليكون التقليدية، يتميز كربيد السيليكون بعرض فجوة نطاقية أكبر، مما يوفر تباعدًا أكبر بين نطاقات الإلكترونات، مما يؤدي إلى زيادة حركة الإلكترونات وانخفاض تيار التسرب. بالإضافة إلى ذلك، يتميز كربيد السيليكون بسرعة انجراف تشبع الإلكترونات العالية ومقاومة المادة نفسها المنخفضة، مما يوفر أداءً أفضل للتطبيقات عالية الطاقة.
حالات تطبيقية وآفاق رقائق كربيد السيليكون
تطبيقات إلكترونيات الطاقة
تتمتع رقاقة كربيد السيليكون بآفاق استخدام واسعة في مجال إلكترونيات الطاقة. بفضل حركيتها العالية للإلكترونات وموصليتها الحرارية الممتازة، يُمكن استخدام رقائق كربيد السيليكون في تصنيع أجهزة التبديل عالية الكثافة، مثل وحدات الطاقة للسيارات الكهربائية ومحولات الطاقة الشمسية. كما أن ثباتها العالي في درجات الحرارة يُمكّنها من العمل في بيئات ذات درجات حرارة عالية، مما يوفر كفاءة وموثوقية أكبر.
التطبيقات البصرية الإلكترونية
في مجال الأجهزة الإلكترونية البصرية، تُظهر رقائق كربيد السيليكون مزايا فريدة. تتميز مادة كربيد السيليكون بفجوة نطاق واسعة، مما يُمكّنها من تحقيق طاقة فوتونية عالية وفقد ضوئي منخفض في الأجهزة الإلكترونية البصرية. يمكن استخدام رقائق كربيد السيليكون في تحضير أجهزة الاتصالات عالية السرعة، وكاشفات الضوء، والليزر. كما أن موصليتها الحرارية الممتازة وكثافة عيوبها البلورية المنخفضة تجعلها مثالية لتحضير أجهزة إلكترونية بصرية عالية الجودة.
التوقعات
مع تزايد الطلب على الأجهزة الإلكترونية عالية الأداء، تتمتع رقائق كربيد السيليكون بمستقبل واعد باعتبارها مادة تتميز بخصائص ممتازة وإمكانات تطبيق واسعة. ومع التحسين المستمر لتكنولوجيا التحضير وانخفاض التكلفة، سيزداد الاستخدام التجاري لرقائق كربيد السيليكون. ومن المتوقع أن تدخل رقائق كربيد السيليكون السوق تدريجيًا خلال السنوات القليلة القادمة، لتصبح الخيار الأمثل للتطبيقات عالية الطاقة والتردد ودرجات الحرارة العالية.
3---تحليل متعمق لسوق رقاقة SiC واتجاهات التكنولوجيا
تحليل متعمق لمحركات سوق رقاقة كربيد السيليكون (SiC)
يتأثر نمو سوق رقائق كربيد السيليكون (SiC) بعدة عوامل رئيسية، ومن الضروري إجراء تحليل متعمق لتأثير هذه العوامل على السوق. وفيما يلي بعض العوامل الرئيسية المحفزة للسوق:
توفير الطاقة وحماية البيئة: تُعدّ خصائص مواد كربيد السيليكون عالية الأداء ومنخفضة استهلاك الطاقة من العوامل التي تجعلها شائعة الاستخدام في مجال توفير الطاقة وحماية البيئة. ويساهم الطلب على المركبات الكهربائية، ومحولات الطاقة الشمسية، وغيرها من أجهزة تحويل الطاقة في نمو سوق رقائق كربيد السيليكون، إذ تُساهم في تقليل هدر الطاقة.
تطبيقات إلكترونيات الطاقة: يتميز كربيد السيليكون بكفاءته العالية في تطبيقات إلكترونيات الطاقة، ويمكن استخدامه في بيئات الضغط العالي ودرجات الحرارة المرتفعة. مع انتشار الطاقة المتجددة وتعزيز التحول في مجال الطاقة الكهربائية، يتزايد الطلب على رقائق كربيد السيليكون في سوق إلكترونيات الطاقة.
تحليل مفصل لاتجاه تطوير تكنولوجيا تصنيع رقائق SiC في المستقبل
الإنتاج الضخم وخفض التكاليف: سيركز تصنيع رقائق كربيد السيليكون (SiC) في المستقبل بشكل أكبر على الإنتاج الضخم وخفض التكاليف. ويشمل ذلك تقنيات نمو مُحسّنة، مثل الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) والترسيب الفيزيائي للبخار (PVD)، لزيادة الإنتاجية وخفض تكاليف الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يُحسّن اعتماد عمليات إنتاج ذكية وآلية الكفاءة بشكل أكبر.
حجم وبنية رقاقة جديدة: قد يتغير حجم وبنية رقائق كربيد السيليكون مستقبلًا لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة. قد يشمل ذلك رقائق ذات قطر أكبر، أو هياكل غير متجانسة، أو رقائق متعددة الطبقات لتوفير مرونة أكبر في التصميم وخيارات أداء أفضل.
كفاءة الطاقة والتصنيع الأخضر: سيُركز تصنيع رقائق كربيد السيليكون (SiC) مستقبلًا بشكل أكبر على كفاءة الطاقة والتصنيع الأخضر. وستُصبح المصانع التي تعمل بالطاقة المتجددة، والمواد الخضراء، وإعادة تدوير النفايات، وعمليات الإنتاج منخفضة الكربون، اتجاهاتٍ رائجة في قطاع التصنيع.
وقت النشر: ١٩ يناير ٢٠٢٤