Comprèn la vida passada del carbur de silici!

El carbur de silici (SiC) es fon a alta temperatura en un forn de resistència utilitzant sorra de quars, coc de petroli (o coc de carbó) i estelles de fusta com a matèries primeres. El carbur de silici també existeix a la natura com un mineral rar, la moissanita. El carbur de silici també s'anomena moissanita. Entre les matèries primeres refractàries d'alta tecnologia sense òxid contemporànies com C, N i B, el carbur de silici és el més utilitzat i econòmic. Es pot anomenar sorra d'esmeril o sorra refractària.

1. La vida passada i present del carbur de silici
A causa de les seves propietats químiques estables, alta conductivitat tèrmica, petit coeficient d'expansió tèrmica i bona resistència al desgast, el carbur de silici té molts altres usos a més d'utilitzar-se com a abrasiu, com ara el recobriment de pols de carbur de silici amb un procés especial a la paret interior del impulsor de turbina o bloc de cilindres, pot millorar la seva resistència al desgast i allargar la seva vida útil d'1 a 2 vegades; el material refractari avançat fet d'ell és resistent al xoc tèrmic, de mida petita, de pes lleuger, d'alta resistència i té un bon efecte d'estalvi d'energia. El carbur de silici de baix grau (que conté aproximadament un 85% de SiC) és un excel·lent desoxidant. Pot accelerar la fabricació d'acer, facilitar el control de la composició química i millorar la qualitat de l'acer. A més, el carbur de silici també s'utilitza àmpliament en la producció de barres de carbur de silici per a elements de calefacció elèctrics.
El carbur de silici és molt dur, amb una duresa Mohs de 9,5, només per darrere del diamant més dur del món (nivell 10). Té una excel·lent conductivitat tèrmica, és un semiconductor i pot resistir l'oxidació a altes temperatures.

2. Característiques avantatjoses dels dispositius de carbur de silici
El carbur de silici (SiC) és actualment el material semiconductor de banda ampla més madur. Països d'arreu del món donen una gran importància a la recerca de SiC i han invertit molta mà d'obra i recursos materials en un desenvolupament actiu. Els Estats Units, Europa, Japó, etc. no només s'han formulat plans de recerca corresponents a nivell nacional, i alguns gegants internacionals de l'electrònica també han invertit molt en el desenvolupament de dispositius semiconductors de carbur de silici.
En comparació amb el silici normal, els components que utilitzen carbur de silici tenen les característiques següents:

Característiques d'alta tensió:
Els dispositius de carbur de silici tenen una resistència de tensió 10 vegades superior als dispositius de silici equivalents.
La resistència a la tensió dels tubs Schottky de carbur de silici pot arribar als 2400 V.
Els tubs d'efecte de camp de carbur de silici poden suportar tensions de desenes de milers de volts i la seva resistència a l'estat no és molt gran.

Característiques d'alta freqüència:

Característiques d'alta temperatura:
Avui en dia, quan els materials de Si estan a prop del límit de rendiment teòric, els dispositius de potència SiC sempre s'han considerat com a "dispositius ideals" i són molt esperats a causa de la seva alta tensió de resistència, baixa pèrdua, alta eficiència i altres característiques. Tanmateix, en comparació amb els dispositius de material de Si anteriors, l'equilibri entre el rendiment i el cost dels dispositius d'alimentació de SiC i la seva demanda d'alta tecnologia es convertirà en la clau per determinar si els dispositius d'alimentació de SiC es poden popularitzar realment.

Actualment, els dispositius de carbur de silici de baixa potència han entrat a l'etapa pràctica de producció de dispositius des del laboratori. Actualment, el preu de les hòsties de carbur de silici encara és relativament alt i també tenen molts defectes. Mitjançant la investigació i el desenvolupament contínues, s'espera que els dispositius de carbur de silici dominen el mercat de dispositius elèctrics cap al 2010. Però aquest no és el cas.

3. Quina és la situació actual de desenvolupament dels dispositius de carbur de silici?
1. Paràmetres tècnics: per exemple, la tensió del díode Schottky augmenta de 250 volts a més d'1,000 volts, l'àrea del xip és més petita, però el corrent és només unes desenes d'amperes. La temperatura de funcionament s'augmenta a 180 graus, que està lluny de la introducció de 600 graus. La caiguda de tensió és encara més insatisfactòria, no és diferent del material de silici i l'alta caiguda de tensió ha d'arribar a 2V.
2. Preu de mercat: entre 5 i 6 vegades el de la fabricació de material de silici.

4. Quines són les dificultats en el desenvolupament del carbur de silici (dispositius SiC)?El problema en el desenvolupament de dispositius de carbur de silici no és el disseny principal del xip, especialment el disseny de l'estructura del xip. No és difícil resoldre-ho. La dificultat rau a realitzar el procés de fabricació de l'estructura de l'encenall. Els exemples són els següents: 1. Densitat de defecte de microtuba de les hòsties de carbur de silici. 2. L'eficiència del procés epitaxial és baixa. 3. El procés de dopatge té requisits especials.

4. Producció de contacte òhmic. 5. Resistència a la temperatura dels materials de suport.

Els anteriors són només alguns exemples, no tots. Encara hi ha molts problemes de procés que no tenen solucions ideals, com ara el procés de trinxació de la superfície dels semiconductors de carbur de silici, el procés de passivació terminal i l'impacte de l'estat de la interfície de la capa d'òxid de la porta en l'estabilitat a llarg termini dels dispositius MOSFET de carbur de silici. El sector encara ha arribat a un consens? Les conclusions consistents, etc., han obstaculitzat molt el ràpid desenvolupament dels dispositius de potència de carbur de silici.

5. Visió general del desenvolupament dels principals camps d'aplicació del carbur de silici

Actualment, la tercera generació de materials semiconductors està provocant una revolució en l'energia neta i una nova generació de tecnologia de la informació electrònica. Tant si es tracta d'il·luminació, electrodomèstics, equips d'electrònica de consum, vehicles d'energia nova, xarxes intel·ligents o subministraments militars, aquests semiconductors d'alt rendiment tenen una gran demanda. Segons el desenvolupament de semiconductors de tercera generació, les seves principals aplicacions són la il·luminació de semiconductors, dispositius electrònics de potència, làsers i detectors i quatre camps més.
1. Il·luminació semiconductora
Entre els quatre camps d'aplicació, la indústria de la il·luminació de semiconductors s'ha desenvolupat més ràpidament i ha format una escala industrial de desenes de milers de milions de dòlars.
2. Dispositius electrònics d'alimentació
En el camp de l'electrònica de potència, acaba de començar l'aplicació de semiconductors de banda ampla i la mida del mercat només és d'uns pocs centenars de milions de dòlars. La seva aplicació es concentra principalment en l'àmbit dels equips militars d'avantguarda i s'està expandint gradualment al camp civil.
3. Làsers i detectors
En l'àmbit de les aplicacions de làser i detectors, els làsers basats en GaN poden cobrir un ampli rang d'espectre i realitzar la fabricació de làsers blaus, verds i ultraviolats i detecció d'ultraviolats.
4. Altres aplicacions
En el camp de la investigació d'avantguarda, es poden utilitzar semiconductors de banda intermitent àmplia en cèl·lules solars, biosensors, mitjans de producció d'hidrogen a base d'aigua i altres aplicacions emergents. Actualment, aquestes zones calentes encara es troben en fase d'investigació i desenvolupament de laboratori.