Що таке напівпровідникова промисловість третього покоління?

Напівпровідникові матеріали можна класифікувати на три покоління в хронологічному порядку. Перше покоління складається з загальних елементарних матеріалів, таких як германій та кремній, які характеризуються зручним перемиканням і, як правило, використовуються в інтегрованих схемах. Напівпровідники сполуки другого покоління, такі як арсенід галію та фосфід Індію, в основному використовуються в люмінесцентних та комунікаційних матеріалах. У напівпровідники третього покоління в основному включають складні напівпровідники, такі яккарбід кремніюі нітрид галію, а також спеціальні елементи, такі як Diamond. Завдяки чудовій фізичній та хімічній властивості, кремнієві карбідні матеріали поступово застосовуються в полях потужних та радіочастотних пристроїв.

Напівпровідники третього покоління мають краще протистояти напрузі і є ідеальними матеріалами для пристроїв високої потужності. Напівпровідники третього покоління в основному складаються з кремнієвих карбідів та нітридівних матеріалів галію. Ширина пропускної смуги SIC становить 3,2EV, а ширина GAN - 3,4EV, що значно перевищує ширину пропускної смуги Si на 1,12EV. Оскільки напівпровідники третього покоління, як правило, мають більш широкий проміжок смуги, вони мають кращу стійкість до напруги та теплову стійкість, і часто використовуються на пристроях високої потужності. Серед них кремнієвий карбід поступово надходив до масштабного застосування. У галузі енергетичних пристроїв кремнієві карбідні діоди та MOSFETS розпочали комерційне застосування.

Потужні пристрої, виготовлені з карбіду кремнію, оскільки підкладка мають більше переваг у продуктивності порівняно з силіконовими пристроями потужності: (1) сильніші високопостійні характеристики. Сила електричного поля зриву в карбіді кремнію більше ніж у десять разів перевищує силікону, що робить високу стійкість пристроїв карбіду кремнію значно вищими, ніж у тих же кремнієвих пристроїв. (2) Кращі високотемпературні характеристики. Карбід кремнію має більш високу теплопровідність, ніж кремній, що полегшує пристрої для розсіювання тепла та забезпечення більш високої кінцевої робочої температури. Високотемпературна опір може значно збільшити щільність потужності, зменшуючи вимоги до системи дисипації тепла, роблячи кінцеву легшою та меншою. (3) Нижні втрати енергії. Карбід кремнію має швидкість дрейфу насичення електронною швидкістю вдвічі більше, ніж у кремнію, завдяки чому пристрої карбіду кремнію мають надзвичайно низьку стійкість і низькі втрати. Карбід кремнію має ширину пропускної смуги в три рази більше, ніж у кремнію, що значно знижує витоки струму пристроїв карбіду кремнію порівняно з кремнієвими пристроями, тим самим знижуючи втрату потужності. Пристрої карбіду кремнію не мають поточного хвоста під час процесу відключення, мають низькі втрати комутації та значно збільшують частоту комутації в практичних додатках.

За відповідними даними, резистентність мосфетів на основі кремнію на основі карбіду з тієї ж специфікації становить 1/200 від мосфетів на основі кремнію, а їх розмір становить 1/10 від мосфетів на основі кремнію. Для інверторів тієї ж специфікації загальна втрата енергії системи з використанням MOSFET на основі кремнію на основі карбіду менше 1/4 порівняно з використанням IGBT на основі кремнію.

Відповідно до відмінностей в електричних властивостях, кремнієві карбідні субстрати можна класифікувати на два типи: напівоокуляційні субстрати карбіду кремнію та провідні субстрати карбіду кремнію. Ці два типи субстратів, післяЕпітаксіальне зростання, відповідно використовуються для виготовлення дискретних пристроїв, таких як пристрої живлення та радіочастотні пристрої. Серед них напівзазуючими карбідними субстратами в основному використовуються при виробництві пристроїв RF нітриду галійного нітриду, оптоелектронних пристроїв, що вирощують галійні епітаксіальні шари на напівізолюючих кремнієвих вуглеводних субстратах кремнію, які можуть бути виготовлені в галлієві епітаксіальні верстви, які можуть бути виготовлені в галійні галійні галійні пристрої. Провідні підкладки з карбіду кремнію в основному використовуються у виробництві електроенергії. На відміну від традиційного виробничого процесу силіконових пристроїв, силіконові пристрої з карбіду не можна безпосередньо виготовити на карбідних підкладках кремнію. Натомість на електропровідній підкладці потрібно вирощувати епітаксіальний шар карбіду кремнію, щоб отримати епітаксіальну пластину карбіду кремнію, а потім дідоди, мосфети, IGBT та інші електроенергетичні пристрої можуть бути виготовлені на епітаксіальному шарі.