كربيد السيليكون SiCيشير الجهاز إلى الجهاز المصنوع من كربيد السيليكون باعتباره المادة الخام.
وفقًا لخصائص المقاومة المختلفة، يتم تقسيمها إلى أجهزة طاقة كربيد السيليكون الموصلة وكربيد السيليكون شبه المعزولأجهزة التردد اللاسلكي.
الأشكال الرئيسية للأجهزة وتطبيقات كربيد السيليكون
المزايا الرئيسية لـ SiC علىمواد السيليكوننكون:
يتمتع SiC بفجوة نطاقية تبلغ 3 أضعاف تلك الموجودة في Si، مما يمكنه من تقليل التسرب وزيادة تحمل درجة الحرارة.
يتمتع SiC بقوة مجال انهيار أكبر بعشر مرات من Si، ويمكنه تحسين كثافة التيار وتردد التشغيل وتحمل سعة الجهد وتقليل خسارة التشغيل والإيقاف، وهو أكثر ملاءمة لتطبيقات الجهد العالي.
تتمتع مادة SiC بسرعة انجراف تشبع الإلكترونات ضعف سرعة السيليكون، لذا يمكنها العمل بتردد أعلى.
يتمتع SiC بموصلية حرارية أعلى بثلاث مرات من Si، وأداء تبديد حرارة أفضل، ويمكنه دعم كثافة الطاقة العالية وتقليل متطلبات تبديد الحرارة، مما يجعل الجهاز أخف وزنًا.
ركيزة موصلة
الركيزة الموصلة: عن طريق إزالة الشوائب المختلفة في البلورة، وخاصة الشوائب ذات المستوى الضحل، لتحقيق المقاومة العالية الجوهرية للبلورة.
موصلركيزة كربيد السيليكونرقاقة SiC
يتم إنتاج أجهزة توليد الطاقة من كربيد السيليكون الموصل من خلال نمو طبقة كربيد السيليكون فوق الركيزة الموصلة، ثم تُعالَج هذه الطبقة، بما في ذلك إنتاج ثنائيات شوتكي، وترانزستورات MOSFET، وIGBT، وغيرها. تُستخدم هذه الأجهزة بشكل رئيسي في المركبات الكهربائية، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، ومراكز البيانات، ومحطات الشحن، وغيرها من البنى التحتية. وتتمثل فوائد الأداء فيما يلي:
خصائص ضغط عالية مُحسّنة. قوة المجال الكهربائي الانهياري لكربيد السيليكون أكبر بعشر مرات من قوة المجال الكهربائي للسيليكون، مما يجعل مقاومة الضغط العالي لأجهزة كربيد السيليكون أعلى بكثير من مقاومة أجهزة السيليكون المماثلة.
خصائص أفضل لدرجات الحرارة العالية. يتميز كربيد السيليكون بموصلية حرارية أعلى من السيليكون، مما يُسهّل تبديد حرارة الجهاز ويرفع درجة حرارة التشغيل القصوى. تُؤدي مقاومة درجات الحرارة العالية إلى زيادة ملحوظة في كثافة الطاقة، مع تقليل متطلبات نظام التبريد، مما يجعل الطرفية أخف وزنًا وأصغر حجمًا.
استهلاك أقل للطاقة. ① جهاز كربيد السيليكون لديه مقاومة منخفضة للغاية وخسارة منخفضة في التشغيل؛ (2) يتم تقليل تيار التسرب لأجهزة كربيد السيليكون بشكل كبير من تيار أجهزة السيليكون، وبالتالي تقليل فقدان الطاقة؛ ③ لا توجد ظاهرة ذيل التيار في عملية إيقاف تشغيل أجهزة كربيد السيليكون، وخسارة التبديل منخفضة، مما يحسن بشكل كبير من تردد التبديل للتطبيقات العملية.
ركيزة SiC شبه المعزولة: يتم استخدام التشويب بالنيتروجين للتحكم بدقة في مقاومة المنتجات الموصلة عن طريق معايرة العلاقة المقابلة بين تركيز التشويب بالنيتروجين ومعدل النمو ومقاومة البلورة.
مادة ركيزة شبه عازلة عالية النقاء
يتم تصنيع أجهزة RF القائمة على الكربون السيليكوني شبه المعزول عن طريق تنمية طبقة النتريد الغاليوم على ركيزة كربيد السيليكون شبه المعزولة لإعداد صفائح النتريد السيليكونية، بما في ذلك أجهزة HEMT وأجهزة RF الأخرى المصنوعة من النتريد الغاليوم، والتي تستخدم بشكل أساسي في اتصالات 5G، واتصالات المركبات، وتطبيقات الدفاع، ونقل البيانات، والفضاء الجوي.
يبلغ معدل انجراف الإلكترونات المشبعة في مواد كربيد السيليكون ونتريد الغاليوم ضعفي معدل انجراف السيليكون و2.5 ضعفي على التوالي، لذا فإن تردد تشغيل أجهزة كربيد السيليكون ونتريد الغاليوم أعلى من تردد تشغيل أجهزة السيليكون التقليدية. ومع ذلك، فإن مادة نتريد الغاليوم تعاني من ضعف مقاومتها للحرارة، بينما يتميز كربيد السيليكون بمقاومة جيدة للحرارة وموصلية حرارية، مما يُعوّض ضعف مقاومة أجهزة نتريد الغاليوم للحرارة، ولذلك تستخدم الصناعة كربيد السيليكون شبه المعزول كركيزة، وتُزرع طبقة فوقية غان على ركيزة كربيد السيليكون لتصنيع أجهزة الترددات الراديوية.
في حالة وجود انتهاك، يرجى الاتصال بالحذف
وقت النشر: ١٦ يوليو ٢٠٢٤