Mi a harmadik generációs félvezető ipar?

A félvezető anyagokat három generációba lehet sorolni időrendi sorrendben. Az első generáció olyan általános elemi anyagokból áll, mint a germánium és a szilícium, amelyeket kényelmes váltás jellemez, és általában integrált áramkörökben használják. A második generációs vegyület félvezetőket, például a gallium-arzenidet és az indium-foszfidot elsősorban lumineszcens és kommunikációs anyagokban használják. A harmadik generációs félvezetők elsősorban az összetett félvezetők, példáulszilícium -karbidés a gallium -nitrid, valamint a speciális elemek, például a gyémánt. Kiváló fizikai és kémiai tulajdonságaival a szilícium -karbid anyagokat fokozatosan alkalmazzák az energia- és rádiófrekvenciás eszközök területén.

A harmadik generációs félvezetők jobban megfelelnek a feszültségnek, és ideális anyagok a nagy teljesítményű eszközökhöz. A harmadik generációs félvezetők elsősorban szilícium-karbidból és gallium-nitrid anyagokból állnak. A SIC sávszélessége 3,2EV, a GaNé pedig 3,4EV, amely messze meghaladja a Si sávszélességét 1,12EV -nél. Mivel a harmadik generációs félvezetők általában szélesebb sávréssel rendelkeznek, jobb feszültségállósággal és hőállósággal rendelkeznek, és gyakran használják a nagy teljesítményű eszközökben. Közülük a szilícium-karbid fokozatosan nagyszabású alkalmazást jelentett be. Az elektromos készülékek területén a szilícium -karbid -diódák és a MOSFET -ek megkezdték a kereskedelmi alkalmazást.

A szilícium-karbidból készült energiakészülékek, mivel a szubsztrátnak több előnye van a teljesítménynek, mint a szilícium-alapú tápegységekkel: (1) erősebb nagyfeszültségű jellemzők. A szilícium-karbid bontási elektromos mező szilárdsága több mint tízszerese a szilíciumnak, ami a szilícium-karbid-eszközök nagyfeszültségű ellenállását szignifikánsan magasabbá teszi, mint az ugyanazon szilícium-eszközöké. (2) Jobb magas hőmérsékleti jellemzők. A szilícium -karbid nagyobb hővezető képességgel rendelkezik, mint a szilícium, így az eszközök megkönnyítik a hő eloszlatását és lehetővé teszik a magasabb végső üzemi hőmérsékletet. A magas hőmérsékletű ellenállás jelentősen növeli az energia sűrűségét, miközben csökkenti a hőeloszlásrendszerre vonatkozó követelményeket, így a terminál könnyebb és kisebb. (3) alacsonyabb energiaveszteség. A szilícium-karbid telített elektron sodródási sebessége kétszerese a szilíciumnál, ami miatt a szilícium-karbid-eszközök rendkívül alacsonyak és alacsonyak. A szilícium -karbidnak háromszoros szélessége van a szilíciumhoz, amely jelentősen csökkenti a szilícium -karbid -eszközök szivárgási áramát a szilícium -eszközökhöz képest, ezáltal csökkentve az energiaveszteséget. A szilícium-karbid-eszközöknek nincs áramfarkassága a kikapcsolási folyamat során, alacsony váltási veszteségekkel rendelkezik, és a gyakorlati alkalmazásokban jelentősen növeli a kapcsolási gyakoriságot.

A releváns adatok szerint a szilícium-karbid-alapú MOSFET-ek ellenállása ugyanabból a specifikációból 1/200 a szilícium-alapú MOSFET-kéből, és méretük 1/10 a szilícium-alapú MOSFET-kéből. Ugyanazon specifikációval rendelkező inverterek esetében a szilícium-karbid-alapú MOSFET-ek felhasználásával a rendszer teljes energiavesztesége kevesebb, mint 1/4, mint a szilícium-alapú IGBT-k felhasználásával.

Az elektromos tulajdonságok különbségei szerint a szilícium-karbid-szubsztrátokat két típusba lehet sorolni: a félig ingerelő szilícium-karbid szubsztrátok és a vezetőképes szilícium-karbid szubsztrátok. Ez a két típusú szubsztrát, utánaepitaxiális növekedés, függetlenül attól, hogy diszkrét eszközöket, például elektromos készülékeket és rádiófrekvenciás eszközöket készítsenek. Közülük a félig nem indító szilícium-karbid-szubsztrátokat használják elsősorban gallium-nitrid RF eszközök, optoelektronikus eszközök stb. Gyártásában stb. Hemt. A vezetőképes szilícium -karbid -szubsztrátokat elsősorban az energiaellátó eszközök gyártásához használják. A szilícium -energiakészülékek hagyományos gyártási folyamatától eltérően a szilícium -karbid -energiakészülékeket nem lehet közvetlenül előállítani a szilícium -karbid szubsztrátokon. Ehelyett egy szilícium -karbid -epitaxiális réteget kell egy vezetőképes szubsztráton termeszteni, hogy szilícium -karbid -epitaxiális ostyát kapjanak, majd Schottky diódákat, mosfet -ket, IGBT -ket és más tápegységeket lehet előállítani az epitaxiális rétegen.