كربيد السيليكون SiCيشير مصطلح "الجهاز" إلى الجهاز المصنوع من كربيد السيليكون كمادة خام.
وفقًا لخصائص المقاومة المختلفة، يتم تقسيمها إلى أجهزة طاقة من كربيد السيليكون الموصل وكربيد السيليكون شبه المعزولأجهزة الترددات اللاسلكية.
الأشكال الرئيسية للأجهزة وتطبيقات كربيد السيليكون
المزايا الرئيسية لـ SiC مقارنة بـمواد السيليكوننكون:
يتمتع كربيد السيليكون بفجوة نطاق تبلغ 3 أضعاف فجوة نطاق السيليكون، مما يقلل من التسرب ويزيد من تحمل درجة الحرارة.
يتمتع كربيد السيليكون بقوة مجال انهيار تبلغ 10 أضعاف قوة مجال انهيار السيليكون، ويمكنه تحسين كثافة التيار، وتردد التشغيل، وقدرة تحمل الجهد، وتقليل فقد التشغيل والإيقاف، مما يجعله أكثر ملاءمة لتطبيقات الجهد العالي.
يتمتع كربيد السيليكون (SiC) بسرعة انجراف تشبع إلكتروني تبلغ ضعف سرعة انجراف السيليكون (Si)، لذا يمكنه العمل بتردد أعلى.
يتمتع كربيد السيليكون (SiC) بموصلية حرارية أعلى بثلاث مرات من السيليكون (Si)، وأداء أفضل في تبديد الحرارة، ويمكنه دعم كثافة طاقة عالية وتقليل متطلبات تبديد الحرارة، مما يجعل الجهاز أخف وزنًا.
ركيزة موصلة
الركيزة الموصلة: عن طريق إزالة الشوائب المختلفة في البلورة، وخاصة الشوائب الضحلة، لتحقيق المقاومة العالية الجوهرية للبلورة.
موصلركيزة من كربيد السيليكونرقاقة كربيد السيليكون
تُصنع أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون الموصل من خلال نمو طبقة رقيقة من كربيد السيليكون على ركيزة موصلة، ثم تُعالج هذه الطبقة الرقيقة لإنتاج ثنائيات شوتكي، وموسفت، وIGBT، وغيرها. وتُستخدم هذه الأجهزة بشكل أساسي في المركبات الكهربائية، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، ومراكز البيانات، ومحطات الشحن، وغيرها من البنى التحتية. وتتلخص مزايا الأداء فيما يلي:
خصائص محسّنة للضغط العالي. تبلغ قوة المجال الكهربائي للانهيار لكربيد السيليكون أكثر من عشرة أضعاف قوة المجال الكهربائي للسيليكون، مما يجعل مقاومة الضغط العالي لأجهزة كربيد السيليكون أعلى بكثير من مقاومة أجهزة السيليكون المكافئة.
خصائص أفضل في درجات الحرارة العالية. يتميز كربيد السيليكون بموصلية حرارية أعلى من السيليكون، مما يُسهّل تبديد الحرارة في الجهاز ويرفع درجة حرارة التشغيل القصوى. تُسهم مقاومة درجات الحرارة العالية في زيادة كثافة الطاقة بشكل ملحوظ، مع تقليل متطلبات نظام التبريد، مما يسمح بتصميم طرفية أخف وزنًا وأصغر حجمًا.
انخفاض استهلاك الطاقة. (1) يتميز جهاز كربيد السيليكون بمقاومة منخفضة للغاية في حالة التشغيل وفقد منخفض للطاقة في حالة التشغيل؛ (2) ينخفض تيار التسريب في أجهزة كربيد السيليكون بشكل ملحوظ مقارنةً بأجهزة السيليكون، مما يقلل من فقد الطاقة؛ (3) لا توجد ظاهرة انخفاض في التيار أثناء عملية إيقاف تشغيل أجهزة كربيد السيليكون، كما أن فقد التبديل منخفض، مما يحسن بشكل كبير من تردد التبديل في التطبيقات العملية.
ركيزة من كربيد السيليكون شبه المعزول
ركيزة SiC شبه المعزولة: يتم استخدام التطعيم بالنيتروجين للتحكم بدقة في مقاومة المنتجات الموصلة عن طريق معايرة العلاقة المقابلة بين تركيز التطعيم بالنيتروجين ومعدل النمو ومقاومة البلورة.
مادة ركيزة شبه عازلة عالية النقاء
يتم تصنيع أجهزة الترددات الراديوية شبه المعزولة القائمة على السيليكون والكربون بشكل أكبر عن طريق تنمية طبقة من نتريد الغاليوم على ركيزة من كربيد السيليكون شبه المعزول لتحضير صفائح نتريد السيليكون، بما في ذلك HEMT وأجهزة الترددات الراديوية الأخرى المصنوعة من نتريد الغاليوم، والتي تستخدم بشكل أساسي في اتصالات الجيل الخامس، واتصالات المركبات، والتطبيقات الدفاعية، ونقل البيانات، والفضاء.
يبلغ معدل انجراف الإلكترونات المشبع في كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم 2.0 و2.5 ضعف معدل انجراف الإلكترونات في السيليكون على التوالي، لذا فإن تردد تشغيل أجهزة كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم أعلى من تردد تشغيل أجهزة السيليكون التقليدية. مع ذلك، يعاني نيتريد الغاليوم من ضعف مقاومته للحرارة، بينما يتميز كربيد السيليكون بمقاومة حرارية وموصلية حرارية عاليتين، مما يعوض ضعف مقاومة نيتريد الغاليوم للحرارة في الأجهزة. لذلك، يستخدم القطاع الصناعي كربيد السيليكون شبه المعزول كركيزة، ويتم ترسيب طبقة رقيقة من نيتريد الغاليوم (GAN) فوق ركيزة كربيد السيليكون لتصنيع أجهزة الترددات الراديوية.
في حال وجود انتهاك، يرجى الاتصال بـ "حذف"
تاريخ النشر: 16 يوليو 2024