1. Karakteristikat themelore dhe shumëllojshmëria kristalografike e karabit të silikonit
1.1 Struktura atomike dhe ndërlikimi politip
(Pluhur karabit silikoni)
Karabit silikoni (SiC) është një substancë binare e përbërë nga atomet e silikonit dhe karbonit të vendosur në një rrjetë kovalente jashtëzakonisht të qëndrueshme, dallohet nga fortësia e tij e jashtëzakonshme, përçueshmëri termike, dhe prona rezidenciale dixhitale.
Ndryshe nga gjysmëpërçuesit konvencionalë si silikoni ose germaniumi, SiC nuk ekziston në një strukturë të vetme kristalore megjithatë manifestohet në mbi 250 politipe dalluese– lloje kristalore që ndryshojnë në sekuencën e grumbullimit të dyshtresave silikon-karbon përgjatë boshtit c.
Politipet më të rëndësishme përbëhen nga 3C-SiC (kub, kornizë zinkblende), 4H-SiC, dhe 6H-SiC (të dyja gjashtëkëndore), secili tregon atribute të ndryshme dixhitale dhe termike.
Ndër këto, 4H-SiC preferohet veçanërisht për pajisjet dixhitale me fuqi të lartë dhe frekuencë të lartë si rezultat i fleksibilitetit më të lartë të elektroneve dhe rezistencës më të ulët në kontrast me politipa të tjerë të ndryshëm..
Lidhja e fortë kovalente– duke perbere rreth 88% kovalente dhe 12% personalitet jonik– siguron rezistencë të jashtëzakonshme mekanike, inertiteti kimik, dhe rezistenca ndaj dëmtimeve nga rrezatimi, duke e bërë SiC të përshtatshme për procedurë në mjedise ekstreme.
1.2 Atributet elektronike dhe termike
Supremacia elektronike e SiC rrjedh nga hendeku i gjerë i brezit të tij, e cila varion nga 2.3 eV (3C-SiC) te 3.3 eV (4H-SiC), dramatikisht më i madh se ai i silikonit 1.1 eV.
Ky boshllëk i madh bën të mundur që pajisjet SiC të funksionojnë në nivele shumë më të larta të temperaturës– aq sa 600 ° C– pa gjenerimin e brendshëm të ofruesit që mbizotëron pajisjen, një kufizim jetik në pajisjet elektronike me bazë silikoni.
Për më tepër, SiC ka një forcë të lartë të rëndësishme të fushës elektrike (~ 3 MV/cm), afërsisht dhjetë herë më shumë se silikoni, duke mundësuar shtresa më të holla të zhvendosjes dhe tensione më të larta të prishjes në pajisjet e energjisë.
Përçueshmëria e tij termike (~ 3.7– 4.9 W/cm · K për 4H-SiC) e kalon atë të bakrit, duke ndihmuar në shpërndarjen efikase të nxehtësisë dhe uljen e kërkesës për sisteme të ndërlikuara ftohjeje në aplikime me fuqi të lartë.
Inkorporuar me një shpejtësi të lartë të elektroneve të ngopjes (~ 2 × 10 7 cm/s), këto ndërtesa bëjnë të mundur që transistorët dhe diodat me bazë SiC të ndryshojnë më shpejt, merren me tensione më të larta, dhe funksionojnë me performancë më të mirë energjetike sesa homologët e tyre silikoni.
Këto cilësi së bashku vendosin SiC si një material themelor për elektronikën e gjeneratës së ardhshme, sidomos në makinat elektrike, sistemet e energjisë së rinovueshme, dhe teknologjitë e hapësirës ajrore.
( Pluhur karabit silikoni)
2. Sinteza dhe ndërtimi i kristaleve të karbitit të silikonit me cilësi të lartë
2.1 Zhvillimi i Kristalit në masë përmes transportit fizik të avullit
Prodhimi i pastërtisë së lartë, SiC me një kristal është ndër aspektet më të vështira të vendosjes së tij teknike, kryesisht për shkak të temperaturës së lartë të sublimimit (~ 2700 ° C )dhe kontroll kompleks politip.
Teknika kryesore për rritjen me shumicë është transporti fizik i avullit (PVT) strategjisë, referuar gjithashtu si metoda e modifikuar Lely, në të cilin pluhuri SiC me pastërti të lartë sublimohet në një atmosferë argon në temperatura që tejkalojnë 2200 ° C dhe ri-depozitohet në një kristal farë.
Kontroll i saktë mbi shpatet e temperaturës, qarkullimi i gazit, dhe presioni është i rëndësishëm për të pakësuar defektet si mikrotubat, dislokimet, dhe shtesat politip që degradojnë efikasitetin e pajisjes.
Pavarësisht përparimeve, ritmi i rritjes së kristaleve SiC vazhdon të jetë i ngadaltë– zakonisht 0.1 te 0.3 mm/h– duke e bërë procesin me energji intensive dhe të kushtueshme në krahasim me prodhimin e shufrës së silikonit.
Hulumtimi i vazhdueshëm fokusohet në rritjen e orientimit të farës, harmonia e dopingut, dhe faqosja e kutisë për të përmirësuar cilësinë dhe shkallëzimin e lartë të kristalit.
2.2 Depozitimi i shtresave epitaksiale dhe nënshtresat gati për pajisje
Për prodhimin e pajisjeve dixhitale, një shtresë e hollë epitaksiale e SiC zgjerohet në nënshtresën e madhe duke përdorur depozitimin kimik të avullit (CVD), zakonisht duke përdorur silanin (SiH ₄) dhe lp (C ₃ H TETË) si pararendës në një ambient hidrogjeni.
Kjo shtresë epitaksiale duhet të tregojë kontroll të saktë të densitetit, densiteti i reduktuar i defektit, dhe doping të përshtatur (me azot për tipin n ose alumin me peshë të lehtë për tipin p) për të krijuar rajone energjike të pajisjeve të energjisë si MOSFET dhe diodat Schottky.
Pabarazia e rrjetës ndërmjet nënshtresës dhe shtresës epitaksiale, së bashku me stresin e përsëritur nga ndryshimet e rritjes termike, mund të paraqesë defekte të grumbullimit dhe zhvendosje të vidhave që ndikojnë në besueshmërinë e veglave.
Mbikëqyrja e avancuar në vend dhe optimizimi i procesit në fakt kanë ulur ndjeshëm dendësinë e defekteve, duke bërë të mundur prodhimin e biznesit të pajisjeve SiC me performancë të lartë me jetëgjatësi të gjatë operacionale.
Përveç kësaj, avancimi i metodave të përpunimit të përputhshëm me silikon– siç është gravurja plotësisht e thatë, implantimi i joneve, dhe oksidimi në temperaturë të lartë– ka ndihmuar me kombinimin në linjat ekzistuese të prodhimit të gjysmëpërçuesve.
3. Aplikime në Pajisjet Elektronike të Energjisë dhe Zgjidhjet e Energjisë
3.1 Konvertimi i fuqisë me efikasitet të lartë dhe lëvizshmëria elektrike
Karbidi i silikonit në fakt është bërë një material themelor në pajisjet moderne elektronike të fuqisë, ku aftësia e tij për të kaluar në frekuenca të larta me shumë pak humbje përkthehet drejt e në madhësi më të vogël, më të lehta, dhe sisteme shtesë të besueshme.
Në makinat elektrike (EV-të), Invertorët me bazë SiC transformojnë fuqinë e baterisë DC në ajër të kondicionuar për motorin elektrik, drejtimin në frekuenca aq sa 100 kHz– në mënyrë dramatike më shumë se invertorët me bazë silikoni– zvogëlimi i madhësisë së pjesëve pasive si induktorët dhe kondensatorët.
Kjo rezulton në trashësi të rritur të fuqisë, shumëllojshmëri e zgjeruar e drejtimit, dhe menaxhimi i përmirësuar termik, duke ndjekur drejtpërdrejt pengesat jetike në stilin EV.
Prodhues dhe ofrues të rëndësishëm të automobilave kanë marrë SiC MOSFET në sistemet e tyre të lëvizjes, arritja e kursimeve financiare të fuqisë prej 5– 10% në kontrast me opsionet me bazë silikoni.
Po kështu, në karikuesit në bord dhe konvertuesit DC-DC, Veglat SiC lejojnë karikim shumë më të shpejtë dhe performancë më të lartë, duke përshpejtuar kalimin në transport të qëndrueshëm.
3.2 Korniza e Burimeve të Rinovueshme dhe Rrjetit
Në fotovoltaik (PV) invertere diellore, Komponentët e fuqisë SiC rrisin performancën e konvertimit duke reduktuar humbjet e ndërrimit dhe përcjelljes, veçanërisht me tonelata të pjesshme probleme të zakonshme në prodhimin e energjisë diellore.
Ky përmirësim rrit kthimin e përgjithshëm të energjisë së instalimeve diellore dhe ul kërkesat për ftohje, uljen e çmimeve të sistemit dhe rritjen e besueshmërisë.
Në gjeneratorët e erës, Konvertuesit e bazuar në SiC merren me rezultatin e frekuencës së ndryshueshme nga gjeneratorët në mënyrë shumë më efektive, duke lejuar kombinim më të mirë të rrjetit dhe cilësi të lartë të fuqisë.
Brezi i kaluar, SiC është duke u vendosur në ekzistues të drejtpërdrejtë të tensionit të lartë (HVDC) sistemet e transmetimit dhe transformatorët në gjendje të ngurtë, ku voltazhi i tij me keqfunksionim të lartë dhe siguria termike mbështesin kompakt, Shpërndarja e energjisë me kapacitet të lartë me humbje minimale shumë larg.
Këto përparime janë thelbësore për përmirësimin e rrjeteve të vjetruara të energjisë dhe përshtatjen e pjesës në rritje të burimeve të shpërndara dhe periodike miqësore me mjedisin..
4. Rolet në zhvillim në mjedisin ekstrem dhe teknologjitë kuantike
4.1 Operacioni në Probleme Ekstreme: Hapësira ajrore, bërthamore, dhe Deep-Well Applications
Fortësia e SiC zgjat elektronikën e kaluar në atmosfera ku produktet standarde dështojnë.
Në hapësirën ajrore dhe sistemet e mbrojtjes, Sensorët SiC dhe pajisjet elektronike funksionojnë me saktësi në temperatura të larta, kushtet me rrezatim të lartë pranë motorëve të avionëve, kamionë me rihyrje, dhe sondat e dhomës.
Fortësia e tij e rrezatimit e bën atë optimale për mbikëqyrjen e centraleve atomike dhe pajisjet elektronike satelitore, ku ekspozimi ndaj rrezatimit jonizues mund të dobësojë pajisjet e silikonit.
Në tregun e naftës dhe gazit, Njësitë sensore të bazuara në SiC përdoren në pajisjet e shpimit të gropave për të përballuar nivelet e temperaturës që shkojnë përtej 300 ° C dhe mjedise kimike gërryese, duke lejuar blerjen e të dhënave në kohë reale për përmirësimin e performancës së heqjes.
Këto aplikacione përdorin aftësinë e SiC për të ruajtur ndershmërinë arkitekturore dhe funksionalitetin elektrik nën ndikimin mekanik, termike, dhe stresi dhe ankthi kimik.
4.2 Kombinimi drejtpërsëdrejti në Sistemet Operative Fotonike dhe Kuantike
Pajisjet elektronike klasike të së kaluarës, SiC po shfaqet si një sistem inkurajues për teknologjitë kuantike për shkak të dukshmërisë së të metave të faktorëve optikisht aktivë– siç janë vendet e lira të punës dhe vendet e lira të silikonit– që shfaqin fotolumineshencë të varur nga spin.
Këto defekte mund të rregullohen në nivelin e temperaturës së dhomës, duke vepruar si bite kuantike (kubit) ose emetues me një foton për ndërveprim dhe kapje kuantike.
Hapësira e gjerë e brezit dhe fokusi i ulët i natyrshëm i ofruesit të shërbimit mundësojnë kohë koherence të gjata të rrotullimit, thelbësore për përpunimin kuantik të të dhënave.
Për më tepër, SiC është në përputhje me strategjitë e mikrofabrikimit, duke lejuar integrimin e emetuesve kuantikë në qarqet fotonike dhe rezonatorët.
Kjo përzierje e aftësisë kuantike dhe shkallëzueshmërisë komerciale vendos SiC si një produkt të veçantë që lidh hapësirën midis shkencës themelore kuantike dhe inxhinierisë së pajisjeve të dobishme.
Në përmbledhje, karabit silikoni përfaqëson një ndryshim standard në teknologjinë moderne gjysmëpërçuese, duke përdorur performancë të pakrahasueshme në efektivitetin e energjisë, menaxhimi termik, dhe qëndrueshmëri ekologjike.
Nga bërja e mundshme e sistemeve më të gjelbra të energjisë deri te kërkimet e qëndrueshme në hapësirë dhe botët kuantike, SiC mbetet të ripërcaktojë kufijtë e asaj që është shumë e realizueshme.
Shitësi
RBOSCHCO është një furnizues global i besueshëm i materialeve kimike & prodhuesi me mbi 12 vite përvojë në ofrimin e kimikateve dhe Nanomaterialeve me cilësi super të lartë. Kompania eksporton në shumë vende, të tilla si SHBA, Kanadaja, Evropë, Emiratet e Bashkuara Arabe, Afrika e Jugut, Tanzania, Kenia, Egjipti, Nigeria, Kamerun, Uganda, Turqia, Meksika, Azerbajxhani, Belgjika, Qipron, Republika Çeke, Brazili, Kili, Argjentina, Dubai, Japonia, Koreja, Vietnami, Tajlandë, Malajzia, Indonezia, Australia,Gjermania, Franca, Italia, Portugalia etj. Si prodhuesi kryesor i zhvillimit të nanoteknologjisë, RBOSCHCO dominon tregun. Ekipi ynë profesional i punës ofron zgjidhje perfekte për të ndihmuar në përmirësimin e efikasitetit të industrive të ndryshme, krijojnë vlerë, dhe të përballen lehtësisht me sfida të ndryshme. Nëse jeni duke kërkuar për përbërje sic, ju lutemi dërgoni një email tek: [email protected]
Etiketa: karabit silikoni,mosfet karabit silikoni,mosfet sic
Të gjithë artikujt dhe fotot janë nga interneti. Nëse ka ndonjë problem me të drejtën e autorit, ju lutemi na kontaktoni në kohë për ta fshirë.
Na pyesni