Forstå det siste livet til silisiumkarbid!

Silisiumkarbid (SiC) smeltes ved høy temperatur i en motstandsovn ved bruk av kvartssand, petroleumskoks (eller kullkoks) og flis som råmateriale. Silisiumkarbid finnes også i naturen som et sjeldent mineral, moissanitt. Silisiumkarbid kalles også moissanitt. Blant moderne høyteknologiske ikke-oksiderte ildfaste råmaterialer som C, N og B, er silisiumkarbid den mest brukte og økonomiske. Det kan kalles smergelsand eller ildfast sand.

1. Silisiumkarbids tidligere og nåværende liv
På grunn av dets stabile kjemiske egenskaper, høy varmeledningsevne, liten termisk ekspansjonskoeffisient og god slitestyrke, har silisiumkarbid mange andre bruksområder i tillegg til å brukes som slipemiddel, for eksempel belegging av silisiumkarbidpulver med en spesiell prosess på innerveggen av turbinhjul eller sylinderblokk, det kan forbedre slitestyrken og forlenge levetiden med 1 til 2 ganger; det avanserte ildfaste materialet laget av det er termisk sjokkbestandig, liten i størrelse, lett i vekt, høy styrke og har god energisparende effekt. Lavverdig silisiumkarbid (som inneholder ca. 85 % SiC) er et utmerket deoksideringsmiddel. Det kan øke hastigheten på stålproduksjon, lette kontroll av kjemisk sammensetning og forbedre stålkvaliteten. I tillegg er silisiumkarbid også mye brukt i produksjon av silisiumkarbidstenger til elektriske varmeelementer.
Silisiumkarbid er veldig hardt, med en Mohs-hardhet på 9,5, nest etter verdens hardeste diamant (nivå 10). Den har utmerket varmeledningsevne, er en halvleder og kan motstå oksidasjon ved høye temperaturer.

2. Fordelaktige egenskaper ved silisiumkarbidanordninger
Silisiumkarbid (SiC) er for tiden det mest modne halvledermaterialet med brede båndgap. Land rundt om i verden legger stor vekt på forskning av SiC og har investert mye arbeidskraft og materielle ressurser i aktiv utvikling. USA, Europa, Japan osv. er ikke bare Tilsvarende forskningsplaner har blitt formulert på nasjonalt nivå, og noen internasjonale elektronikkgiganter har også investert tungt i utviklingen av silisiumkarbid-halvlederenheter.
Sammenlignet med vanlig silisium har komponenter som bruker silisiumkarbid følgende egenskaper:

Høyspenningsegenskaper:
Silisiumkarbidenheter er 10 ganger spenningsmotstanden til tilsvarende silisiumenheter.
Spenningsmotstanden til Schottky-rør av silisiumkarbid kan nå 2400V.
Silisiumkarbidfelteffektrør tåler spenninger på titusenvis av volt, og motstanden deres på tilstanden er ikke veldig stor.

Høyfrekvente egenskaper:

Høytemperaturegenskaper:
I dag, når Si-materialer er nær den teoretiske ytelsesgrensen, har SiC-kraftenheter alltid blitt sett på som "ideelle enheter" og er svært etterlengtet på grunn av deres høye motstandsspenning, lave tap, høye effektivitet og andre egenskaper. Sammenlignet med tidligere Si-materialenheter, vil imidlertid balansen mellom ytelse og kostnad for SiC-kraftenheter og deres etterspørsel etter høyteknologi bli nøkkelen til hvorvidt SiC-kraftenheter virkelig kan bli populære.

For tiden har laveffekt silisiumkarbidenheter gått inn i det praktiske produksjonsstadiet fra laboratoriet. For tiden er prisen på silisiumkarbidskiver fortsatt relativt høy, og de har også mange feil. Gjennom kontinuerlig forskning og utvikling forventes det at silisiumkarbidenheter vil dominere kraftapparatmarkedet rundt 2010. Men dette er ikke tilfelle.

3. Hva er dagens utviklingssituasjon for silisiumkarbidenheter?
1. Tekniske parametere: For eksempel øker Schottky-diodespenningen fra 250 volt til mer enn 1,000 volt, brikkeområdet er mindre, men strømmen er bare noen få titalls ampere. Driftstemperaturen økes til 180 grader, som er langt fra innføringen av 600 grader. Spenningsfallet er enda mer utilfredsstillende, det er ikke forskjellig fra silisiummateriale, og det høye spenningsfallet fremover må nå 2V.
2. Markedspris: ca. 5 til 6 ganger høyere enn for produksjon av silisiummateriale.

4. Hva er vanskelighetene ved utviklingen av silisiumkarbid (SiC) enheter?Problemet i utviklingen av silisiumkarbidenheter er ikke den prinsipielle utformingen av brikken, spesielt designen av brikkestrukturen. Det er ikke vanskelig å løse det. Vanskeligheten ligger i å realisere produksjonsprosessen til brikkestrukturen. Eksempler er som følger: 1. Mikrorørdefekttetthet av silisiumkarbidskiver. 2. Den epitaksiale prosesseffektiviteten er lav. 3. Dopingprosessen har spesielle krav.

4. Produksjon av ohmsk kontakt. 5. Temperaturbestandighet av støttematerialer.

Ovennevnte er bare noen få eksempler, ikke alle. Det er fortsatt mange prosessproblemer som ikke har noen ideelle løsninger, for eksempel grøftingsprosessen for overflaten av silisiumkarbidhalvledere, terminalpassiveringsprosessen og innvirkningen av grensesnitttilstanden til portoksidlaget på den langsiktige stabiliteten til MOSFET-enheter av silisiumkarbid. Har bransjen nådd enighet? Konsekvente konklusjoner, etc., har i stor grad hindret den raske utviklingen av silisiumkarbidkraftenheter.

5. Utviklingsoversikt over hovedanvendelsesområder for silisiumkarbid

For tiden forårsaker tredje generasjon halvledermaterialer en revolusjon innen ren energi og en ny generasjon elektronisk informasjonsteknologi. Enten det er belysning, husholdningsapparater, forbrukerelektronikkutstyr, nye energikjøretøyer, smarte nett eller militære forsyninger, er disse høyytelses halvlederne Materialer er etterspurt. I følge utviklingen av tredjegenerasjons halvledere er hovedapplikasjonene halvlederbelysning, kraftelektroniske enheter, lasere og detektorer og fire andre felt.
1. Halvlederbelysning
Blant de fire bruksområdene har halvlederbelysningsindustrien utviklet seg raskest og har dannet en industriskala på titalls milliarder dollar.
2. Strøm elektroniske enheter
Innen kraftelektronikk har bruken av halvledere med brede båndgap nettopp startet, og markedsstørrelsen er bare noen få hundre millioner amerikanske dollar. Dens anvendelse er hovedsakelig konsentrert innen militært banebrytende utstyr og utvides gradvis til det sivile feltet.
3. Lasere og detektorer
Innen laser- og detektorapplikasjoner kan GaN-baserte lasere dekke et bredt spekter og realisere produksjonen av blå, grønne og ultrafiolette lasere og ultrafiolett deteksjon.
4. Andre bruksområder
Innen banebrytende forskning kan halvledere med brede båndgap brukes i solceller, biosensorer, vannbaserte hydrogenproduksjonsmedier og andre nye bruksområder. For tiden er disse varme områdene fortsatt i laboratorieforsknings- og utviklingsstadiet.