Која е индустријата за полупроводници од трета генерација?

Полупроводничките материјали можат да се класифицираат во три генерации по хронолошки редослед. Првата генерација се состои од вообичаени елементарни материјали како што се германиум и силикон, кои се карактеризираат со удобно префрлување и генерално се користат во интегрирани кола. Полупроводниците на втората генерација соединенија, како што се галиум арсенид и индиум фосфид, главно се користат во луминисцентни и комуникациски материјали. Полупроводниците од трета генерација главно вклучуваат сложени полупроводници како што сеСиликон карбиди Галиум нитрид, како и специјални елементи како Дијамант. Со своите одлични физички и хемиски својства, силиконските карбидни материјали постепено се применуваат во областа на уредите за напојување и радиофреквенција.

Полупроводниците од трета генерација имаат подобро да го издржат напонот и се идеални материјали за уреди со голема моќност. Полупроводниците од трета генерација главно се состојат од силиконски карбид и галиум нитрид материјали. Ширината на опсегот на SIC е 3.2EV, а онаа на GAN е 3,4ев, што далеку ја надминува ширината на опсегот на Si на 1.12ev. Бидејќи полупроводниците од трета генерација генерално имаат поширок опсег на опсегот, тие имаат подобра отпорност на напон и отпорност на топлина и честопати се користат во уреди со голема моќност. Меѓу нив, силиконскиот карбид постепено влегува во голема апликација. Во областа на електричните уреди, силиконските карбидни диоди и MOSFETs започнаа комерцијална примена.

Енергетските уреди направени со силикон карбид бидејќи подлогата имаат повеќе предности во перформансите во споредба со силиконските базирани енергетски уреди: (1) посилни карактеристики со висок напон. Јачината на електричното поле на силиконски карбид е повеќе од десет пати поголема од силиконот, што ја прави високо-напонската отпорност на уредите со силикон карбид значително повисока од онаа на истите силиконски уреди. (2) Подобри карактеристики на висока температура. Силиконскиот карбид има поголема термичка спроводливост од силикон, што им го олеснува уредите да ја расипат топлината и овозможуваат повисока крајна работна температура. Отпорноста на висока температура може значително да ја зголеми густината на моќноста, додека ги намалува барањата за системот за дисипација на топлина, со што терминалот е полесен и помал. (3) помала загуба на енергија. Силиконскиот карбид има стапка на наноси на електронски заситеност двапати од оној на силикон, што ги прави уредите со силикон карбид да имаат исклучително ниска отпорност и ниска загуба. Силиконскиот карбид има ширина на опсегот три пати поголема од онаа на силикон, што значително ја намалува струјата на истекување на уредите со силикон карбид во споредба со силиконските уреди, со што се намалува загубата на електрична енергија. Силиконските карбидни уреди немаат тековно опашка за време на процесот на исклучување, имаат ниски загуби во префрлување и значително ја зголемуваат фреквенцијата на префрлување во практични апликации.

Според релевантните податоци, отпорноста на силиконските карбид-базирани MOSFET со иста спецификација е 1/200 од онаа на силиконските MOSFET, а нивната големина е 1/10 од онаа на силиконските MOSFET. За инвертори со иста спецификација, вкупната загуба на енергија на системот со употреба на MOSFET-базирани на силиконски карбид е помала од 1/4 во споредба со онаа со употреба на силиконски IGBT.

Според разликите во електричните својства, подлогата на силиконски карбид може да се класифицира во два вида: полу-изолирачки подлоги на силиконски карбид и спроводливи подлоги на силиконски карбид. Овие два вида подлоги, послеЕпитаксичен раст, соодветно се користат за производство на дискретни уреди како што се електрични уреди и уреди за радиофреквенција. Among them, semi-insulating silicon carbide substrates are mainly used in the manufacturing of gallium nitride RF devices, optoelectronic devices, etc. By growing gallium nitride epitaxial layers on semi-insulating silicon carbide substrates, silicon carbide-based gallium nitride epitaxial wafers can be fabricated, which can be further made into gallium nitride RF уреди како што е HEMT. Проводните подлоги на силиконски карбид главно се користат во производството на електрични уреди. За разлика од традиционалниот процес на производство на силиконски уреди за напојување, силиконските уреди за напојување не можат директно да се фабрикуваат на подлоги на силикон карбид. Наместо тоа, силиконски карбид епитаксичен слој треба да се одгледува на спроводлива подлога за да се добие силиконски карбид епитаксијален нафора, а потоа и Шотки диоди, MOSFET, IGBT и други уреди за електрична енергија можат да се произведат на епитаксијалниот слој.