Схватите прошли живот силицијум карбида!

Силицијум карбид (СиЦ) се топи на високој температури у отпорној пећи користећи кварцни песак, нафтни кокс (или кокс од угља) и дрвну сечку као сировине. Силицијум карбид такође постоји у природи као редак минерал, моисанит. Силицијум карбид се такође назива моисанит. Међу савременим неоксидним високотехнолошким ватросталним сировинама као што су Ц, Н и Б, силицијум карбид је најраспрострањенији и најекономичнији. Може се назвати шмирглом или ватросталним песком.

1. Прошли и садашњи живот силицијум карбида
Због својих стабилних хемијских својстава, високе топлотне проводљивости, малог коефицијента топлотног ширења и добре отпорности на хабање, силицијум карбид има много других употреба осим што се користи као абразив, као што је премазивање праха силицијум карбида посебним поступком на унутрашњем зиду турбинско коло или блок цилиндра, може побољшати отпорност на хабање и продужити радни век за 1 до 2 пута; Напредни ватростални материјал направљен од њега је отпоран на топлотни удар, мале величине, мале тежине, велике снаге и има добар ефекат уштеде енергије. Силицијум карбид ниског квалитета (који садржи око 85% СиЦ) је одличан деоксидатор. Може убрзати производњу челика, олакшати контролу хемијског састава и побољшати квалитет челика. Поред тога, силицијум карбид се такође широко користи у производњи силицијум карбидних шипки за електричне грејне елементе.
Силицијум карбид је веома тврд, са Мохсовом тврдоћом од 9,5, други после најтврђег дијаманта на свету (ниво 10). Има одличну топлотну проводљивост, полупроводник је и може да се одупре оксидацији на високим температурама.

2. Погодне карактеристике силицијум карбидних уређаја
Силицијум карбид (СиЦ) је тренутно најзрелији широкопојасни полупроводнички материјал. Земље широм света придају велики значај истраживању СиЦ-а и уложиле су много радне снаге и материјалних ресурса у активан развој. Сједињене Државе, Европа, Јапан, итд. нису само. Одговарајући истраживачки планови су формулисани на националном нивоу, а неки међународни електронски гиганти су такође уложили велика средства у развој полупроводничких уређаја од силицијум карбида.
У поређењу са обичним силицијумом, компоненте које користе силицијум карбид имају следеће карактеристике:

Карактеристике високог напона:
Уређаји од силицијум карбида су 10 пута већи напонски отпор од еквивалентних силицијумских уређаја.
Отпор напона Шоткијевих цеви од силицијум карбида може да достигне 2400В.
Цеви са ефектом поља од силицијум карбида могу да издрже напоне од десетина хиљада волти, а њихов отпор у укљученом стању није много велики.

Карактеристике високе фреквенције:

Карактеристике високе температуре:
Данас, када су Си материјали близу теоријске границе перформанси, СиЦ енергетски уређаји су одувек сматрани „идеалним уређајима“ и веома су очекивани због високог отпорног напона, малих губитака, високе ефикасности и других карактеристика. Међутим, у поређењу са претходним уређајима од СиЦ материјала, равнотежа између перформанси и цене СиЦ енергетских уређаја и њихове потражње за високом технологијом постаће кључ за то да ли СиЦ уређаји за напајање могу заиста постати популарни.

Тренутно су уређаји мале снаге од силицијум карбида ушли у практичну фазу производње уређаја из лабораторије. Тренутно је цена плочица од силицијум карбида и даље релативно висока, а имају и много недостатака. Кроз континуирано истраживање и развој, очекује се да ће уређаји од силицијум карбида доминирати тржиштем електричних уређаја до око 2010. године. Али то није случај.

3. Каква је тренутна ситуација у развоју уређаја од силицијум карбида?
1. Технички параметри: На пример, напон Шоткијеве диоде расте са 250 волти на више од 1,000 волти, површина чипа је мања, али струја је само неколико десетина ампера. Радна температура је повећана на 180 степени, што је далеко од увођења 600 степени. Пад напона је још незадовољавајући, не разликује се од силицијумског материјала, а велики пад напона унапред мора да достигне 2В.
2. Тржишна цена: око 5 до 6 пута већа од производње силицијумских материјала.

4. Које су потешкоће у развоју силицијум карбида (СиЦ ) уређаји?Проблем у развоју уређаја од силицијум карбида није принцип дизајна чипа, посебно дизајн структуре чипа. То није тешко решити. Тешкоћа лежи у реализацији процеса производње чип структуре. Примери су следећи: 1. Густина дефекта микроцеви на плочицама од силицијум карбида. 2. Ефикасност епитаксијалног процеса је ниска. 3. Процес допинга има посебне захтеве.

4. Производња омског контакта. 5. Температурна отпорност носећих материјала.

Горе наведено је само неколико примера, не сви. Још увек постоје многи процесни проблеми који немају идеална решења, као што је процес површинског копања полупроводника од силицијум карбида, процес пасивизације терминала и утицај стања интерфејса слоја оксида капије на дугорочну стабилност МОСФЕТ уређаја од силицијум карбида. Да ли је индустрија још постигла консензус? Доследни закључци, итд., у великој мери су омели брзи развој уређаја за напајање од силицијум карбида.

5. Преглед развоја главних области примене силицијум карбида

Тренутно, трећа генерација полупроводничких материјала изазива револуцију у чистој енергији и нову генерацију електронске информационе технологије. Било да се ради о осветљењу, кућним апаратима, опреми за потрошачку електронику, возилима са новом енергијом, паметним мрежама или војним потрепштинама, ови полупроводници високих перформанси су материјали који су веома тражени. Према развоју полупроводника треће генерације, његове главне примене су полупроводничка расвета, енергетски електронски уређаји, ласери и детектори и четири друге области.
1. Полупроводничка расвета
Међу четири поља примене, индустрија полупроводничке расвете се најбрже развила и формирала је индустрију вредну десетине милијарди долара.
2. Енергетски електронски уређаји
У области енергетске електронике, примена полупроводника са широким појасом је тек почела, а величина тржишта је само неколико стотина милиона америчких долара. Његова примена је углавном концентрисана у области војне најсавременије опреме и постепено се шири на цивилно поље.
3. Ласери и детектори
У области примене ласера ​​и детектора, ласери засновани на ГаН могу да покрију широк спектар спектра и реализују производњу плавих, зелених и ултраљубичастих ласера ​​и ултраљубичасту детекцију.
4. Остале апликације
У области најновијих истраживања, полупроводници са широким појасом могу се користити у соларним ћелијама, биосензорима, медијима за производњу водоника на бази воде и другим апликацијама у настајању. Тренутно су ове вруће области још увек у фази лабораторијског истраживања и развоја.