Supraskite praeitą silicio karbido gyvenimą!
Jan 16, 2024
Silicio karbidas (SiC) lydomas aukštoje temperatūroje atsparioje krosnyje, kaip žaliavą naudojant kvarcinį smėlį, naftos koksą (arba anglies koksą) ir medžio drožles. Silicio karbidas taip pat egzistuoja gamtoje kaip retas mineralas moissanitas. Silicio karbidas taip pat vadinamas moissanitu. Tarp šiuolaikinių ne oksidinių aukštųjų technologijų ugniai atsparių žaliavų, tokių kaip C, N ir B, silicio karbidas yra plačiausiai naudojamas ir ekonomiškiausias. Jis gali būti vadinamas švitriniu smėliu arba ugniai atspariu smėliu.
1. Silicio karbido praeitis ir dabartis
Dėl stabilių cheminių savybių, didelio šilumos laidumo, mažo šiluminio plėtimosi koeficiento ir gero atsparumo dilimui, silicio karbidas gali būti naudojamas ir kaip abrazyvas, pavyzdžiui, specialiu būdu padengiamas silicio karbido milteliais ant vidinės sienelės. turbinos sparnuotė arba cilindrų blokas, jis gali pagerinti atsparumą dilimui ir pailginti tarnavimo laiką 1–2 kartus; Iš jo pagaminta pažangi ugniai atspari medžiaga yra atspari šiluminiam smūgiui, mažo dydžio, lengvo svorio, didelio stiprumo ir turi gerą energijos taupymo efektą. Žemos kokybės silicio karbidas (turintis apie 85 % SiC) yra puikus deoksidatorius. Tai gali pagreitinti plieno gamybą, palengvinti cheminės sudėties kontrolę ir pagerinti plieno kokybę. Be to, silicio karbidas taip pat plačiai naudojamas gaminant silicio karbido strypus elektriniams kaitinimo elementams.
Silicio karbidas yra labai kietas, jo kietumas pagal Mosą yra 9,5 ir nusileidžia tik kiečiausiam pasaulyje deimantui (10 lygis). Jis turi puikų šilumos laidumą, yra puslaidininkis ir gali atsispirti oksidacijai aukštoje temperatūroje.
Silicio karbido istorijos lentelė
| 1905 | Pirmą kartą meteorite aptiktas silicio karbidas |
| 1907 | Gimė pirmasis silicio karbido kristalų šviesos diodas |
| 1955 | Didelis teorijos ir technologijų proveržis LELY pasiūlė augančios aukštos kokybės karbonizacijos koncepciją, o nuo tada SiC buvo laikomas svarbia elektronine medžiaga. |
| 1958 | Bostone įvyko pirmoji pasaulinė silicio karbido konferencija, skirta akademiniams mainams |
| 1978 | Šeštajame ir aštuntajame dešimtmečiuose silicio karbidą daugiausia tyrinėjo buvusi Sovietų Sąjunga. Iki 1978 m. pirmą kartą buvo pritaikytas „LELY patobulintos technologijos“ grūdų valymo ir auginimo metodas. |
| 1987-dabar | Remiantis CREE tyrimų rezultatais, buvo sukurta silicio karbido gamybos linija, o tiekėjai pradėjo tiekti komercializuotas silicio karbido bazes. |
2. Naudingos silicio karbido įtaisų charakteristikos
Silicio karbidas (SiC) šiuo metu yra brandžiausia plačiajuosčio tarpo puslaidininkinė medžiaga. Pasaulio šalys SiC tyrimams teikia didelę reikšmę ir į aktyvią plėtrą investavo daug darbo jėgos ir materialinių išteklių. JAV, Europa, Japonija ir kt. yra ne tik Atitinkami tyrimų planai buvo suformuluoti nacionaliniu lygiu, o kai kurie tarptautiniai elektronikos milžinai taip pat daug investavo į silicio karbido puslaidininkinių prietaisų kūrimą.
Palyginti su įprastu siliciu, komponentai, naudojantys silicio karbidą, turi šias charakteristikas:
Aukštos įtampos charakteristikos:
Silicio karbido įtaisai yra 10 kartų didesni už lygiaverčių silicio prietaisų atsparumą įtampai.
Silicio karbido Schottky vamzdžių įtampos varža gali siekti 2400V.
Silicio karbido lauko efekto vamzdžiai gali atlaikyti dešimčių tūkstančių voltų įtampą, o jų varža įjungimo būsenoje nėra labai didelė.
Aukšto dažnio charakteristikos:
Aukštos temperatūros charakteristikos:
Šiandien, kai Si medžiagos yra arti teorinės našumo ribos, SiC galios įrenginiai visada buvo laikomi „idealiais įrenginiais“ ir yra labai laukiami dėl didelės atsparumo įtampos, mažų nuostolių, didelio efektyvumo ir kitų savybių. Tačiau, palyginti su ankstesniais SiC medžiagų įrenginiais, SiC energijos įrenginių našumo ir kainos pusiausvyra bei jų aukštųjų technologijų paklausa taps raktu, ar SiC energijos įrenginiai gali iš tikrųjų tapti populiarūs.
Šiuo metu mažos galios silicio karbido prietaisai iš laboratorijos įžengė į praktinių prietaisų gamybos etapą. Šiuo metu silicio karbido plokštelių kaina vis dar yra gana didelė, be to, jos turi daug defektų. Tikimasi, kad atliekant nuolatinius tyrimus ir plėtrą maždaug 2010 m. energijos įrenginių rinkoje dominuos silicio karbido prietaisai. Tačiau taip nėra.
3. Kokia yra dabartinė silicio karbido prietaisų plėtros situacija?
1. Techniniai parametrai: Pavyzdžiui, Schottky diodo įtampa padidėja nuo 250 voltų iki daugiau nei 1,000 voltų, lusto plotas mažesnis, bet srovė tik keliasdešimt amperų. Darbinė temperatūra padidinama iki 180 laipsnių, tai toli gražu nėra 600 laipsnių. Įtampos kritimas dar labiau nepatenkinamas, jis niekuo nesiskiria nuo silicio medžiagos, o didelis tiesioginės įtampos kritimas turi siekti 2V.
2. Rinkos kaina: apie 5–6 kartus didesnė už silicio medžiagų gamybą.
4. Kokie sunkumai kyla kuriant silicio karbidą?SiC) įrenginiai?Silicio karbido prietaisų kūrimo problema nėra pagrindinė lusto konstrukcija, ypač lusto struktūros dizainas. Tai nesunku išspręsti. Sunkumas kyla realizuojant lusto struktūros gamybos procesą. Pavyzdžiai: 1. Silicio karbido plokštelių mikrovamzdžio defektų tankis. 2. Epitaksinio proceso efektyvumas mažas. 3. Dopingo procesui keliami specialūs reikalavimai.
4. Ominio kontakto gamyba. 5. Atraminių medžiagų atsparumas temperatūrai.
Aukščiau pateikti tik keli pavyzdžiai, o ne visi. Vis dar yra daug proceso problemų, kurios neturi idealių sprendimų, pavyzdžiui, silicio karbido puslaidininkių paviršiaus tranšėjos procesas, terminalo pasyvavimo procesas ir vartų oksido sluoksnio sąsajos būsenos įtaka ilgalaikiam silicio karbido MOSFET įrenginių stabilumui. Ar pramonė jau pasiekė sutarimą? Nuoseklios išvados ir pan., labai trukdė sparčiai vystytis silicio karbido galios įtaisams.
5. Pagrindinių silicio karbido taikymo sričių kūrimo apžvalga
Šiuo metu trečios kartos puslaidininkinės medžiagos sukelia švarios energijos ir naujos kartos elektroninių informacinių technologijų revoliuciją. Nesvarbu, ar tai būtų apšvietimas, buitinė technika, plataus vartojimo elektronikos įranga, naujos energijos transporto priemonės, išmanieji tinklai ar kariniai reikmenys, šie didelio našumo puslaidininkiai yra labai paklausūs. Remiantis trečiosios kartos puslaidininkių kūrimu, pagrindinės jų taikymo sritys yra puslaidininkinis apšvietimas, galios elektroniniai prietaisai, lazeriai ir detektoriai bei dar keturios sritys.
1. Puslaidininkinis apšvietimas
Iš keturių taikymo sričių puslaidininkinio apšvietimo pramonė vystėsi greičiausiai ir sudarė dešimčių milijardų dolerių pramonės mastą.
2. Galios elektroniniai prietaisai
Jėgos elektronikos srityje plataus dažnio puslaidininkių taikymas dar tik pradėtas, o rinkos dydis siekia vos kelis šimtus milijonų JAV dolerių. Jo taikymas daugiausia sutelktas į pažangiausią karinę įrangą ir palaipsniui plečiamas civilinėje srityje.
3. Lazeriai ir detektoriai
Lazerių ir detektorių taikymo srityje GaN pagrindu pagaminti lazeriai gali apimti platų spektro diapazoną ir realizuoti mėlynų, žalių ir ultravioletinių lazerių gamybą bei ultravioletinių spindulių aptikimą.
4. Kitos programos
Pažangiausių tyrimų srityje plataus dažnio juostos puslaidininkiai gali būti naudojami saulės elementuose, biojutikliuose, vandenilio gamybos terpėse ir kitose naujose srityse. Šiuo metu šios karštos zonos vis dar yra laboratorinių tyrimų ir plėtros stadijoje.
Šiuo metu trečios kartos puslaidininkinės medžiagos sukelia švarios energijos ir naujos kartos elektroninių informacinių technologijų revoliuciją. Nesvarbu, ar tai būtų apšvietimas, buitinė technika, plataus vartojimo elektronikos įranga, naujos energijos transporto priemonės, išmanieji tinklai ar kariniai reikmenys, šie didelio našumo puslaidininkiai yra labai paklausūs. Remiantis trečiosios kartos puslaidininkių kūrimu, pagrindinės jų taikymo sritys yra puslaidininkinis apšvietimas, galios elektroniniai prietaisai, lazeriai ir detektoriai bei dar keturios sritys.
1. Puslaidininkinis apšvietimas
Iš keturių taikymo sričių puslaidininkinio apšvietimo pramonė vystėsi greičiausiai ir sudarė dešimčių milijardų dolerių pramonės mastą.
2. Galios elektroniniai prietaisai
Jėgos elektronikos srityje plataus dažnio puslaidininkių taikymas dar tik pradėtas, o rinkos dydis siekia vos kelis šimtus milijonų JAV dolerių. Jo taikymas daugiausia sutelktas į pažangiausią karinę įrangą ir palaipsniui plečiamas civilinėje srityje.
3. Lazeriai ir detektoriai
Lazerių ir detektorių taikymo srityje GaN pagrindu pagaminti lazeriai gali apimti platų spektro diapazoną ir realizuoti mėlynų, žalių ir ultravioletinių lazerių gamybą bei ultravioletinių spindulių aptikimą.
4. Kitos programos
Pažangiausių tyrimų srityje plataus dažnio juostos puslaidininkiai gali būti naudojami saulės elementuose, biojutikliuose, vandenilio gamybos terpėse ir kitose naujose srityse. Šiuo metu šios karštos zonos vis dar yra laboratorinių tyrimų ir plėtros stadijoje.
Pora: ne
