1. Βασικά χαρακτηριστικά και κρυσταλλογραφική ποικιλία καρβιδίου του πυριτίου
1.1 Ατομική Δομή και Πολυτυπική Περιπλοκότητα
(Σκόνη καρβιδίου του πυριτίου)
Καρβίδιο του πυριτίου (Ούτω) είναι μια δυαδική ουσία που αποτελείται από άτομα πυριτίου και άνθρακα σε ένα εξαιρετικά σταθερό ομοιοπολικό πλέγμα, αναγνωρίζεται από την εξαιρετική σκληρότητά του, θερμική αγωγιμότητα, και ψηφιακά ακίνητα κατοικιών.
Σε αντίθεση με τους συμβατικούς ημιαγωγούς όπως το πυρίτιο ή το γερμάνιο, Το SiC δεν υπάρχει σε μια ενιαία κρυσταλλική δομή, ωστόσο εκδηλώνεται σε πάνω 250 διακριτικοί πολυτύποι– κρυσταλλικοί τύποι που διαφέρουν ως προς την ακολουθία στοίβαξης διπλών στρωμάτων πυριτίου-άνθρακα κατά μήκος του άξονα c.
Οι πιο σχετικοί πολυτύποι αποτελούνται από 3C-SiC (κυβικός, πλαίσιο zincblende), 4H-SiC, και 6H-SiC (και τα δύο εξαγωνικά), το καθένα δείχνει διακριτικά διάφορα ψηφιακά και θερμικά χαρακτηριστικά.
Μεταξύ αυτών, 4Το H-SiC προτιμάται ιδιαίτερα για ψηφιακά gadget υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας ως αποτέλεσμα της υψηλότερης ευελιξίας ηλεκτρονίων και της χαμηλότερης αντίστασης κατά την άνοδο σε αντίθεση με διάφορους άλλους πολυτύπους.
Ο ισχυρός ομοιοπολικός δεσμός– που περιλαμβάνει περίπου 88% ομοιοπολική και 12% ιοντική προσωπικότητα– παρέχει αξιοσημείωτη μηχανική αντοχή, χημική αδράνεια, και αντοχή στις βλάβες από την ακτινοβολία, καθιστώντας το SiC κατάλληλο για διαδικασίες σε ακραία περιβάλλοντα.
1.2 Ηλεκτρονικές και Θερμικές Ιδιότητες
Η ηλεκτρονική υπεροχή του SiC πηγάζει από το ευρύ φάσμα του, που κυμαίνεται από 2.3 eV (3C-SiC) να 3.3 eV (4H-SiC), δραματικά μεγαλύτερο από το πυρίτιο 1.1 eV.
Αυτό το μεγάλο bandgap επιτρέπει στα gadget SiC να λειτουργούν σε πολύ υψηλότερα επίπεδα θερμοκρασίας– όσο 600 ° C– χωρίς ενδογενή παραγωγή παρόχου να κατακλύζει τη συσκευή, ένας ζωτικός περιορισμός σε ηλεκτρονικές συσκευές με βάση το πυρίτιο.
Επί πλέον, Το SiC έχει υψηλή σημαντική ένταση ηλεκτρικού πεδίου (~ 3 MV/cm), περίπου δεκαπλάσιο από αυτό του πυριτίου, επιτρέποντας λεπτότερα στρώματα μετατόπισης και υψηλότερες τάσεις διάσπασης στις συσκευές ισχύος.
Η θερμική του αγωγιμότητα (~ 3,7– 4.9 W/cm · K για 4H-SiC) ξεπερνά αυτό του χαλκού, βοηθώντας στην αποτελεσματική απαγωγή της θερμότητας και μειώνοντας την απαίτηση για περίπλοκα συστήματα ψύξης σε εφαρμογές υψηλής ισχύος.
Ενσωματωμένο με υψηλή ταχύτητα ηλεκτρονίων κορεσμού (~ 2 × 10 7 cm/s), Αυτά τα κτίρια καθιστούν δυνατή την ταχύτερη αλλαγή των τρανζίστορ και των διόδων με βάση το SiC, αντιμετωπίζουν υψηλότερες τάσεις, και λειτουργούν με καλύτερη ενεργειακή απόδοση από τους αντίστοιχους πυριτίου.
Αυτές οι ιδιότητες τοποθετούν από κοινού το SiC ως βασικό υλικό για ηλεκτρονικά ισχύος επόμενης γενιάς, ειδικά στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, και αεροδιαστημικές τεχνολογίες.
( Σκόνη καρβιδίου του πυριτίου)
2. Σύνθεση και κατασκευή κρυστάλλων καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας
2.1 Ανάπτυξη Μαζών Κρυστάλλων μέσω Φυσικής Μεταφοράς Ατμών
Η παραγωγή υψηλής καθαρότητας, Το μονοκρυσταλλικό SiC είναι από τις πιο δύσκολες πτυχές της τεχνικής ανάπτυξής του, κυρίως λόγω της υψηλής θερμοκρασίας εξάχνωσής του (~ 2700 ° C )και πολύπλοκος έλεγχος πολυτύπου.
Η κορυφαία τεχνική για τη μαζική ανάπτυξη είναι η φυσική μεταφορά ατμών (PVT) στρατηγική, αναφέρεται επιπλέον ως η τροποποιημένη μέθοδος Lely, στην οποία σκόνη SiC υψηλής καθαρότητας εξαχνώνεται σε ατμόσφαιρα αργού σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν 2200 ° C και εναποτίθεται εκ νέου σε κρύσταλλο σπόρων.
Ακριβής έλεγχος στις κλίσεις θερμοκρασίας, κυκλοφορία αερίου, και η πίεση είναι σημαντική για τη μείωση ελαττωμάτων όπως οι μικροσωλήνες, εξαρθρώσεις, και πολυτυπικές προσθήκες που υποβαθμίζουν την απόδοση της συσκευής.
Παρά τις προόδους, ο ρυθμός ανάπτυξης των κρυστάλλων SiC συνεχίζει να είναι αργός– συνήθως 0.1 να 0.3 mm/h– καθιστώντας τη διαδικασία ενεργοβόρα και ακριβή σε σύγκριση με την κατασκευή πλινθωμάτων πυριτίου.
Η συνεχής έρευνα επικεντρώνεται στην ενίσχυση του προσανατολισμού των σπόρων, ντόπινγκ αρμονία, και διάταξη χωνευτηρίου για βελτίωση της κορυφαίας ποιότητας κρυστάλλου και της επεκτασιμότητας.
2.2 Εναπόθεση επιταξιακού στρώματος και υποστρώματα έτοιμα για συσκευές
Για την κατασκευή ψηφιακών συσκευών, ένα λεπτό επιταξιακό στρώμα SiC επεκτείνεται στο χύμα υπόστρωμα χρησιμοποιώντας χημική εναπόθεση ατμών (CVD), συνήθως χρησιμοποιεί σιλάνιο (SiH 4) και λπ (C ₃ H ΟΚΤΩ) ως πρόδρομοι σε μια ατμόσφαιρα υδρογόνου.
Αυτό το επιταξιακό στρώμα πρέπει να παρουσιάζει ακριβή έλεγχο πυκνότητας, μειωμένη πυκνότητα ελαττώματος, και προσαρμοσμένο ντόπινγκ (με άζωτο για τύπου n ή ελαφρύ αλουμίνιο για τύπο p) για να δημιουργήσετε τις ενεργειακές περιοχές των ηλεκτρικών gadgets όπως τα MOSFET και οι δίοδοι Schottky.
Η ανισότητα του πλέγματος μεταξύ του υποστρώματος και του επιταξιακού στρώματος, μαζί με το επαναλαμβανόμενο στρες από τις διαφορές θερμικής ανάπτυξης, μπορεί να παρουσιάσει σφάλματα πασσάλων και εξαρθρώσεις βιδών που επηρεάζουν την αξιοπιστία του εργαλείου.
Η προηγμένη επιτόπια επιτήρηση και η βελτιστοποίηση της διαδικασίας έχουν στην πραγματικότητα μειώσει σημαντικά τις πυκνότητες ελαττωμάτων, καθιστώντας δυνατή την επιχειρηματική παραγωγή gadget SiC υψηλής απόδοσης με μεγάλη διάρκεια ζωής.
Εξάλλου, την προώθηση μεθόδων επεξεργασίας συμβατών με το πυρίτιο– όπως η εντελώς στεγνή χάραξη, εμφύτευση ιόντων, και οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία– έχει βοηθήσει με τον συνδυασμό σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής ημιαγωγών.
3. Εφαρμογές σε Ηλεκτρονικές Συσκευές Ισχύος και Ενεργειακές Λύσεις
3.1 Μετατροπή ισχύος υψηλής απόδοσης και ηλεκτρική κινητικότητα
Το καρβίδιο του πυριτίου έγινε στην πραγματικότητα ένα βασικό υλικό στις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος, όπου η ικανότητά του να μεταβαίνει σε υψηλές συχνότητες με πολύ μικρές απώλειες μεταφράζεται σε μικρότερο μέγεθος, αναπτήρας, και επιπλέον αξιόπιστα συστήματα.
Σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα (EVs), Οι μετατροπείς που βασίζονται σε SiC μετατρέπουν την ισχύ της μπαταρίας DC σε κλιματισμό για τον ηλεκτροκινητήρα, τρέχει σε συχνότητες όσο 100 kHz– δραματικά περισσότερο από τους μετατροπείς με βάση το πυρίτιο– μείωση του μεγέθους των παθητικών μερών όπως πηνίων και πυκνωτών.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα αυξημένο πάχος ισχύος, εκτεταμένη ποικιλία οδήγησης, και ενισχυμένη θερμική διαχείριση, αντιμετωπίζει άμεσα ζωτικά εμπόδια σε στυλ EV.
Σημαντικοί κατασκευαστές και πάροχοι αυτοκινήτων έχουν χρησιμοποιήσει τα SiC MOSFET στα συστήματα μετάδοσης κίνησης, επιτυγχάνοντας εξοικονόμηση ενέργειας 5– 10% σε αντίθεση με τις επιλογές με βάση το πυρίτιο.
Επίσης, σε φορτιστές και μετατροπείς DC-DC, Τα gadget SiC επιτρέπουν πολύ ταχύτερη φόρτιση και υψηλότερη απόδοση, επιτάχυνση της μετάβασης σε μόνιμες μεταφορές.
3.2 Πλαίσιο Ανανεώσιμων Πόρων και Πλέγματος
Σε φωτοβολταϊκά (Φ/Β) ηλιακοί μετατροπείς, Τα εξαρτήματα ισχύος SiC ενισχύουν την απόδοση μετατροπής μειώνοντας τις απώλειες μεταγωγής και αγωγιμότητας, ειδικά κάτω από μερικούς τόνους προβλήματα κοινά στην παραγωγή ηλιακής ενέργειας.
Αυτή η βελτίωση αυξάνει τη γενική επιστροφή ενέργειας των ηλιακών εγκαταστάσεων και μειώνει τις απαιτήσεις ψύξης, μείωση των τιμών του συστήματος και ενίσχυση της αξιοπιστίας.
Σε ανεμογεννήτριες, Οι μετατροπείς που βασίζονται σε SiC αντιμετωπίζουν το αποτέλεσμα μεταβλητής συχνότητας από τις γεννήτριες πολύ πιο αποτελεσματικά, επιτρέποντας καλύτερο συνδυασμό δικτύου και ισχύ υψηλής ποιότητας.
Προηγούμενη γενιά, Το SiC αναπτύσσεται σε απευθείας υπάρχοντα υψηλής τάσης (HVDC) συστήματα μετάδοσης και μετασχηματιστές στερεάς κατάστασης, όπου η υψηλή τάση δυσλειτουργίας και η θερμική ασφάλεια υποστηρίζουν συμπαγή, διανομή ρεύματος υψηλής χωρητικότητας με ελάχιστες απώλειες σε πολύ μακρινή απόσταση.
Αυτές οι εξελίξεις είναι απαραίτητες για τη βελτίωση των παλιών δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και την προσαρμογή του διευρυνόμενου μεριδίου διάσπαρτων και περιοδικών φιλικών προς το περιβάλλον πόρων.
4. Αναδυόμενοι ρόλοι στις ακραίες-περιβαλλοντικές και κβαντικές τεχνολογίες
4.1 Λειτουργία σε ακραία προβλήματα: Αεροδιαστημική, Πυρηνικός, και Deep-Well Applications
Η στιβαρότητα του SiC παρατείνει τα ηλεκτρονικά του παρελθόντος σε ατμόσφαιρες όπου τα τυπικά προϊόντα αποτυγχάνουν.
Στην αεροδιαστημική και τα συστήματα προστασίας, Οι αισθητήρες SiC και οι ηλεκτρονικές συσκευές λειτουργούν με ακρίβεια σε υψηλές θερμοκρασίες, συνθήκες υψηλής ακτινοβολίας κοντά σε κινητήρες τζετ, φορτηγά επανεισόδου, και ανιχνευτές δωματίου.
Η στερεότητα ακτινοβολίας του το καθιστά βέλτιστο για επιτήρηση σταθμών ατομικής ενέργειας και δορυφορικές ηλεκτρονικές συσκευές, όπου η έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να αποδυναμώσει τις συσκευές πυριτίου.
Στην αγορά πετρελαίου και φυσικού αερίου, Οι μονάδες ανίχνευσης που βασίζονται σε SiC χρησιμοποιούνται σε συσκευές διάτρησης κάτω οπών για να αντέχουν τα επίπεδα θερμοκρασίας που υπερβαίνουν 300 ° C και διαβρωτικά χημικά περιβάλλοντα, επιτρέποντας την αγορά δεδομένων σε πραγματικό χρόνο για βελτιωμένη απόδοση αφαίρεσης.
Αυτές οι εφαρμογές αξιοποιούν την ικανότητα του SiC να διατηρεί την αρχιτεκτονική ειλικρίνεια και την ηλεκτρική λειτουργικότητα υπό μηχανικές, θερμικός, και χημικό στρες και άγχος.
4.2 Συνδυασμός απευθείας σε Λειτουργικά Συστήματα Φωτονικής και Κβαντικής Ανίχνευσης
Παλαιότερες κλασικές ηλεκτρονικές συσκευές, Το SiC αναδύεται ως ένα ενθαρρυντικό σύστημα για κβαντικές τεχνολογίες λόγω της ορατότητας των ελαττωμάτων οπτικά ενεργών παραγόντων– όπως κενά και κενά πυριτίου– που εμφανίζουν φωτοφωταύγεια εξαρτώμενη από το σπιν.
Αυτά τα ελαττώματα μπορούν να ρυθμιστούν σε επίπεδο θερμοκρασίας δωματίου, λειτουργούν ως κβαντικά bit (qubits) ή εκπομπών ενός φωτονίου για κβαντική αλληλεπίδραση και ανάληψη.
Το ευρύ φάσμα ζώνης και η χαμηλή εγγενής εστίαση του παρόχου υπηρεσιών επιτρέπουν μεγάλους χρόνους συνοχής στυψίματος, απαραίτητο για την κβαντική επεξεργασία δεδομένων.
Επί πλέον, Το SiC είναι συμβατό με στρατηγικές μικροκατασκευής, επιτρέποντας την ενσωμάτωση κβαντικών εκπομπών σε φωτονικά κυκλώματα και συντονιστές.
Αυτός ο συνδυασμός κβαντικής ικανότητας και εμπορικής επεκτασιμότητας τοποθετεί το SiC ως ένα ειδικό προϊόν που γεφυρώνει το διάστημα μεταξύ της θεμελιώδης κβαντικής επιστήμης και της χρήσιμης μηχανικής συσκευών.
Συνοπτικά, Το καρβίδιο του πυριτίου αντιπροσωπεύει μια τυπική αλλαγή στη σύγχρονη τεχνολογία ημιαγωγών, χρησιμοποιώντας απαράμιλλη απόδοση στην αποτελεσματικότητα ισχύος, θερμική διαχείριση, και οικολογική αντοχή.
Από τη δυνατότητα για πιο πράσινα ενεργειακά συστήματα μέχρι τη διατήρηση της εξερεύνησης στο διάστημα και τους κβαντικούς κόσμους, Το SiC παραμένει να επαναπροσδιορίσει τα όρια αυτού που είναι εξαιρετικά εφικτό.
Πωλητής
Η RBOSCHCO είναι ένας αξιόπιστος παγκόσμιος προμηθευτής χημικών υλικών & κατασκευαστής με πάνω 12 χρόνια εμπειρίας στην παροχή χημικών και νανοϋλικών εξαιρετικά υψηλής ποιότητας. Η εταιρεία εξάγει σε πολλές χώρες, όπως οι ΗΠΑ, Καναδάς, Ευρώπη, ΗΑΕ, Νότια Αφρική, Τανζανία, Κενύα, Αίγυπτος, Νιγηρία, Καμερούν, Ουγκάντα, Τουρκία, Μεξικό, Αζερμπαϊτζάν, Βέλγιο, Κύπρος, Τσεχική Δημοκρατία, Βραζιλία, χιλή, Αργεντίνη, Ντουμπάι, Ιαπωνία, Κορέα, Βιετνάμ, Σιάμ, Μαλαισία, Ινδονησία, Αυστραλία,Γερμανία, Γαλλία, Ιταλία, Πορτογαλία κλπ. Ως κορυφαίος κατασκευαστής ανάπτυξης νανοτεχνολογίας, Η RBOSCHCO κυριαρχεί στην αγορά. Η επαγγελματική ομάδα εργασίας μας παρέχει τέλειες λύσεις για τη βελτίωση της αποδοτικότητας διαφόρων βιομηχανιών, δημιουργούν αξία, και να αντιμετωπίσει εύκολα διάφορες προκλήσεις. Αν ψάχνετε για sic ένωση, στείλτε ένα email στο: [email protected]
Ετικέτες: καρβίδιο του πυριτίου,Mosfet καρβιδίου του πυριτίου,mosfet sic
Όλα τα άρθρα και οι εικόνες προέρχονται από το Διαδίκτυο. Εάν υπάρχουν προβλήματα πνευματικών δικαιωμάτων, επικοινωνήστε μαζί μας εγκαίρως για διαγραφή.
Ρωτήστε μας