Ano ang industriya ng third-generation semiconductor?

Ang mga materyales sa Semiconductor ay maaaring maiuri sa tatlong henerasyon sa pagkakasunud -sunod ng pagkakasunud -sunod. Ang unang henerasyon ay binubuo ng mga karaniwang elemental na materyales tulad ng germanium at silikon, na nailalarawan sa pamamagitan ng maginhawang paglipat at sa pangkalahatan ay ginagamit sa mga pinagsamang circuit. Ang pangalawang henerasyon compound semiconductors tulad ng gallium arsenide at indium phosphide ay pangunahing ginagamit sa mga materyales na luminescent at komunikasyon. Ang mga third-generation semiconductors ay pangunahing kasama ang mga compound semiconductors tulad ngAtlicon Carbideat gallium nitride, pati na rin ang mga espesyal na elemento tulad ng brilyante. Sa pamamagitan ng mahusay na pisikal at kemikal na mga katangian, ang mga materyales na silikon na karbida ay unti -unting inilalapat sa mga patlang ng mga aparato ng dalas at dalas ng radyo.

Ang mga third-generation semiconductors ay may mas mahusay na pag-iwas sa boltahe at mainam na mga materyales para sa mga aparato na may mataas na kapangyarihan. Ang mga third-generation semiconductors ay pangunahing binubuo ng mga silikon na karbida at gallium nitride na materyales. Ang lapad ng bandgap ng SIC ay 3.2ev, at ang GaN ay 3.4ev, na malayo ay lumampas sa lapad ng bandgap ng SI sa 1.12ev. Dahil ang mga third-generation semiconductors sa pangkalahatan ay may mas malawak na agwat ng banda, mayroon silang mas mahusay na paglaban ng boltahe at paglaban sa init, at madalas na ginagamit sa mga aparato na may mataas na kapangyarihan. Kabilang sa mga ito, ang silikon na karbida ay unti-unting pumasok sa malakihang aplikasyon. Sa larangan ng mga aparato ng kuryente, ang mga diode ng carbide ng silikon at MOSFET ay nagsimula ng komersyal na aplikasyon.

Ang mga aparato ng kuryente na ginawa gamit ang silikon na karbida dahil ang substrate ay may higit na pakinabang sa pagganap kumpara sa mga aparato na batay sa silikon: (1) mas malakas na mga katangian ng high-boltahe. Ang lakas ng breakdown electric field ng silikon na karbida ay higit sa sampung beses na ng silikon, na ginagawang mas mataas ang paglaban ng high-boltahe ng mga aparato ng silikon na karbida na mas mataas kaysa sa parehong mga aparato ng silikon. (2) Mas mahusay na mga katangian ng mataas na temperatura. Ang Silicon Carbide ay may mas mataas na thermal conductivity kaysa sa silikon, na ginagawang mas madali para sa mga aparato na mawala ang init at payagan ang isang mas mataas na panghuli temperatura ng operating. Ang mataas na temperatura na pagtutol ay maaaring makabuluhang taasan ang density ng kuryente habang binabawasan ang mga kinakailangan para sa sistema ng pagwawaldas ng init, na ginagawang mas magaan at mas maliit ang terminal. (3) mas mababang pagkawala ng enerhiya. Ang Silicon Carbide ay may isang saturation electron drift rate ng dalawang beses sa silikon, na gumagawa ng mga aparato ng silikon na karbida ay may sobrang mababang on-resistance at mababang on-loss. Ang Silicon Carbide ay may lapad ng bandgap nang tatlong beses na ng silikon, na makabuluhang binabawasan ang pagtagas ng kasalukuyang mga aparato ng silikon na karbida kumpara sa mga aparato ng silikon, sa gayon ang pagbaba ng pagkawala ng kuryente. Ang mga aparato ng carbide ng silikon ay walang kasalukuyang tailing sa panahon ng proseso ng turn-off, may mababang pagkalugi sa paglipat, at makabuluhang dagdagan ang dalas ng paglipat sa mga praktikal na aplikasyon.

Ayon sa may-katuturang data, ang on-resistance ng mga mosfets na batay sa silikon na karbida ng parehong pagtutukoy ay 1/200 ng mga mosfets na batay sa silikon, at ang laki nito ay 1/10 ng mga mosfet na batay sa silikon. Para sa mga inverters ng parehong pagtutukoy, ang kabuuang pagkawala ng enerhiya ng system gamit ang silikon na karbida na batay sa MOSFET ay mas mababa sa 1/4 kumpara sa paggamit ng mga IGBT na batay sa silikon.

Ayon sa mga pagkakaiba-iba sa mga de-koryenteng katangian, ang mga substrate ng carbide ng silikon ay maaaring maiuri sa dalawang uri: semi-insulating silikon na karbida at mga conductive na silikon na karbida. Ang dalawang uri ng mga substrate, pagkataposPaglago ng Epitaxial, ayon sa pagkakabanggit ay ginagamit upang gumawa ng mga discrete na aparato tulad ng mga aparato ng kuryente at mga aparato ng dalas ng radyo. Kabilang sa mga ito, ang mga semi-insulating silikon na karbida na mga substrate ay pangunahing ginagamit sa paggawa ng mga aparato ng gallium nitride RF, mga optoelectronic na aparato, atbp. Hemt. Ang mga conductive silikon na karbida ay pangunahing ginagamit sa paggawa ng mga aparato ng kuryente. Hindi tulad ng tradisyunal na proseso ng pagmamanupaktura ng mga aparato ng kuryente ng silikon, ang mga aparato ng kuryente ng karbida ay hindi maaaring direktang gawa sa mga substrate ng silikon na karbida. Sa halip, ang isang layer ng epitaxial na silikon na epitaxial ay kailangang lumaki sa isang conductive substrate upang makakuha ng isang silikon na carbide epitaxial wafer, at pagkatapos ay ang Schottky diode, MOSFETS, IGBT at iba pang mga aparato ng kuryente ay maaaring makagawa sa epitaxial layer.