1. Основни карактеристики и кристалографска разновидност на силициум карбид
1.1 Атомска структура и политипска сложеност
(Силициум карбид во прав)
Силициум карбид (SiC) е бинарна супстанција составена од силициум и јаглеродни атоми поставени во екстремно стабилна ковалентна решетка, идентификувани по неговата извонредна цврстина, топлинска спроводливост, и дигитални станбени имоти.
За разлика од конвенционалните полупроводници како силикон или германиум, SiC не постои во една кристална структура, но сепак се манифестира во повеќе 250 карактеристични политипови– кристални типови кои се разликуваат во низата на натрупување на силикон-јаглеродни двослојни долж оската c.
Најрелевантните политипови се состојат од 3C-SiC (кубни, цинкблендна рамка), 4H-SiC, и 6H-SiC (двете хексагонални), секој покажува суптилно различни дигитални и термички атрибути.
Меѓу овие, 4H-SiC е особено префериран за дигитални гаџети со висока моќност и висока фреквенција, како резултат на неговата поголема флексибилност на електроните и помалиот отпор на влијание во контраст со разни други политипови.
Силна ковалентна врска– кои опфаќаат околу 88% ковалентен и 12% јонска личност– обезбедува извонредна механичка цврстина, хемиска инертност, и отпорност на штети од радијација, правејќи го SiC соодветен за процедура во екстремни средини.
1.2 Електронски и термички атрибути
Електронската надмоќ на SiC произлегува од нејзиниот широк опсег, која се движи од 2.3 eV (3C-SiC) до 3.3 eV (4H-SiC), драматично поголем од силиконот 1.1 eV.
Овој голем пропуст овозможува SiC гаџетите да работат на многу повисоки температурни нивоа– колку што 600 ° C– без внатрешно генерирање на провајдер да го надвладее уредот, витално ограничување во електронските уреди базирани на силикон.
Понатаму, SiC поседува висока важна јачина на електричното поле (~ 3 MV/cm), приближно десет пати повеќе од силиконот, овозможувајќи потенки подвижни слоеви и повисоки пробивни напони во уредите за напојување.
Неговата топлинска спроводливост (~ 3,7– 4.9 W/cm · K за 4H-SiC) ја надминува онаа на бакарот, помага во ефикасна дисипација на топлина и намалување на потребата за сложени системи за ладење во апликации со висока моќност.
Вграден со голема брзина на заситеност на електрони (~ 2 × 10 ⁷ cm/s), овие згради овозможуваат побрзо менување на транзисторите и диодите базирани на SiC, се справи со повисоки напони, и работат со подобри енергетски перформанси од нивните силиконски колеги.
Овие квалитети заеднички го ставаат SiC како основен материјал за енергетската електроника од следната генерација, особено кај електричните автомобили, системи за обновлива енергија, и воздушната технологија.
( Силициум карбид во прав)
2. Синтеза и конструкција на висококвалитетни силициум карбид кристали
2.1 Развој на масовни кристали преку физички транспорт на пареа
Производство на висока чистота, еднокристално SiC е меѓу најтешките аспекти на неговото техничко распоредување, најмногу поради неговата висока температура на сублимација (~ 2700 ° C )и комплексна политипна контрола.
Водечката техника за раст на најголемиот дел е физичкиот транспорт на пареа (PVT) стратегија, дополнително наведен како модифициран метод на Лели, во кој SiC прашокот со висока чистота се сублимира во атмосфера на аргон на температури кои надминуваат 2200 ° C и повторно се депонира на семениот кристал.
Точна контрола над температурните падини, циркулација на гас, а притисокот е важен за да се намалат дефектите како што се микроцевките, дислокации, и политипски додатоци кои ја намалуваат ефикасноста на уредот.
И покрај напредокот, стапката на раст на SiC кристалите продолжува да биде бавна– обично 0.1 до 0.3 mm/h– правејќи го процесот енергетски интензивен и скап во споредба со производството на силиконски ингот.
Континуираното истражување се фокусира на подобрување на ориентацијата на семето, допинг хармонија, и распоред на садот за подобрување на врвниот квалитет на кристалот и приспособливоста.
2.2 Епитаксијално таложење на слоеви и подлоги подготвени за уред
За изработка на дигитални уреди, тенок епитаксијален слој на SiC е проширен на најголемиот дел од подлогата користејќи хемиско таложење на пареа (CVD), обично се користи силан (SiH ₄) и лп (C ₃ H ОСУМ) како предвесници во водороден амбиент.
Овој епитаксијален слој мора да покаже точна контрола на густината, намалена густина на дефектот, и скроен допинг (со азот за n-тип или алуминиум со мала тежина за p-тип) да се создадат енергетски региони на моќни гаџети како што се MOSFET и Шотки диоди.
Нееднаквоста на решетката помеѓу подлогата и епитаксијалниот слој, заедно со повторливиот стрес од разликите во термичкиот раст, може да има дефекти на натрупувањето и дислокации на завртките кои влијаат на сигурноста на алатот.
Напредниот надзор на самото место и оптимизација на процесите всушност значително ја намалија густината на пропустите, што овозможува деловно производство на SiC гаџети со високи перформанси со долг работен век.
Покрај тоа, унапредување на методите за обработка компатибилни со силикон– како што е целосно суво офорт, имплантација на јони, и високотемпературна оксидација– помогна во комбинацијата во постоечките линии за производство на полупроводници.
3. Апликации во енергетски електронски уреди и енергетско решение
3.1 Конверзија на моќност со висока ефикасност и електрична мобилност
Силиконскиот карбид всушност стана клучен материјал во современите електронски уреди, каде што неговата способност да се префрли на високи фреквенции со многу мали загуби се претвора директно во помали, полесни, и екстра доверливи системи.
Во електричните автомобили (ЕВ), Инвертерите базирани на SiC ја трансформираат DC батеријата во клима за електричниот мотор, работи на фреквенции колку што 100 kHz– драматично повеќе од инвертерите на база на силикон– намалување на големината на пасивните делови како индуктори и кондензатори.
Ова резултира со зголемена дебелина на моќноста, проширена разновидност на возење, и подобрено термичко управување, директно следење на виталните пречки во EV стил.
Значајни производители и провајдери на автомобили ги прифатија SiC MOSFET-овите во нивните погонски системи, постигнување моќни финансиски заштеди од 5– 10% во контраст со опциите базирани на силикон.
Исто така, во вградените полначи и DC-DC конверторите, Гаџетите SiC овозможуваат многу побрзо полнење и повисоки перформанси, забрзување на транзицијата кон траен транспорт.
3.2 Рамка за обновливи ресурси и мрежа
Во фотоволтаични (PV) соларни инвертери, Компонентите за моќност на SiC ги зголемуваат перформансите на конверзијата со намалување на загубите при префрлување и спроводливост, особено при парцијални тони проблеми вообичаени во производството на соларна енергија.
Ова подобрување го зголемува општото враќање на енергијата на соларните поставки и ги намалува барањата за ладење, намалување на цените на системот и зголемување на доверливоста.
Кај генераторите на ветер, Конверторите базирани на SiC многу поефикасно се справуваат со исходот на променливата фреквенција од генераторите, овозможувајќи подобра комбинација на мрежа и моќност со висок квалитет.
Минатата генерација, SiC се распоредува во високонапонски директно постоечки (HVDC) преносни системи и трансформатори со цврста состојба, каде што неговиот висок напон за неисправност и топлинска сигурност поддржуваат компактен, дистрибуција на моќност со висок капацитет со минимални загуби на далечни.
Овие достигнувања се од суштинско значење за подобрување на старите енергетски мрежи и за вклопување на зголемениот удел на дисперзирани и периодични еколошки ресурси.
4. Новите улоги во екстремната средина и квантните технологии
4.1 Операција во екстремни проблеми: Воздухопловна, Нуклеарна, и Deep-Well апликации
Робустноста на SiC ја пролонгира минатото електроника во атмосфери каде стандардните производи не успеваат.
Во воздушната и заштитните системи, SiC сензорите и електронските уреди работат прецизно на висока температура, услови на високо зрачење во близина на млазни мотори, камиони за повторно влегување, и содни сонди.
Неговата цврстина на зрачење го прави оптимален за надзор на атомска централа и сателитски електронски уреди, каде што изложувањето на јонизирачко зрачење може да ги ослаби силиконските уреди.
На пазарот за нафта и гас, Единиците за сензори базирани на SiC се користат во уредите за дупчење за да издржат температурни нивоа што надминуваат 300 ° C и корозивни хемиски средини, овозможувајќи купување податоци во реално време за подобрени перформанси за отстранување.
Овие апликации ја користат способноста на SiC да ја зачува архитектонската искреност и електричната функционалност под механички, термички, и хемиски стрес и анксиозност.
4.2 Комбинација директно во фотоника и оперативни системи со квантно сензорирање
Минати класични електронски уреди, SiC се појавува како охрабрувачки систем за квантни технологии поради видливоста на недостатоците на оптички активните фактори– како што се испразнети работни места и слободни работни места во силикон– кои прикажуваат фотолуминисценција зависна од спин.
Овие дефекти може да се прилагодат на ниво на собна температура, делува како квантни битови (кубити) или емитери со еден фотон за квантна интеракција и подигање.
Широкиот опсег и нискиот инхерентен фокус на давателот на услуги овозможуваат долги времиња на кохерентност на центрифугата, суштински за квантна обработка на податоци.
Понатаму, SiC е компатибилен со стратегиите за микрофабрикација, овозможувајќи интеграција на квантните емитери во фотонски кола и резонатори.
Оваа мешавина од квантна способност и комерцијална приспособливост го поставува SiC како специјален производ што го премостува просторот помеѓу основната квантна наука и инженерството на корисни уреди.
Сумирано, силициум карбид се залага за стандардна промена во полупроводничката модерна технологија, користејќи неспоредливи перформанси во ефективноста на моќноста, термичко управување, и еколошка издржливост.
Од овозможување за позелени енергетски системи до одржување на истражување во вселената и квантните светови, SiC останува да ги редефинира границите на она што е многу изводливо.
Продавач
RBOSCHCO е доверлив глобален добавувач на хемиски материјали & производителот со над 12 долгогодишно искуство во обезбедување на супер квалитетни хемикалии и наноматеријали. Компанијата извезува во многу земји, како што се САД, Канада, Европа, ОАЕ, Јужна Африка, Танзанија, Кенија, Египет, Нигерија, Камерун, Уганда, Турција, Мексико, Азербејџан, Белгија, Кипар, Чешка, Бразил, Чиле, Аргентина, Дубаи, Јапонија, Кореја, Виетнам, Тајланд, Малезија, Индонезија, Австралија,Германија, Франција, Италија, Португалија итн. Како водечки производител на нанотехнолошки развој, RBOSCHCO доминира на пазарот. Нашиот професионален тим за работа обезбедува совршени решенија за да помогне во подобрувањето на ефикасноста на различните индустрии, создаваат вредност, и лесно се справуваат со различни предизвици. Ако барате sic соединение, ве молиме испратете е-пошта до: [email protected]
Тагови: силициум карбид,Мосфет од силициум карбид,мосфет сиц
Сите статии и слики се од Интернет. Ако има некакви проблеми со авторските права, ве молиме контактирајте со нас на време за да го избришете.
Прашајте не