Apakah industri semikonduktor generasi ketiga?

Bahan semikonduktor boleh diklasifikasikan kepada tiga generasi dalam susunan kronologi. Generasi pertama terdiri daripada bahan unsur biasa seperti germanium dan silikon, yang dicirikan oleh penukaran yang mudah dan biasanya digunakan dalam litar bersepadu. Semikonduktor kompaun generasi kedua seperti Gallium arsenide dan indium fosfida terutamanya digunakan dalam bahan luminescent dan komunikasi. Semikonduktor generasi ketiga terutamanya termasuk semikonduktor kompaun sepertiDanlicon Carbidedan Gallium Nitride, serta unsur -unsur khas seperti Diamond. Dengan sifat fizikal dan kimianya yang sangat baik, bahan karbida silikon secara beransur -ansur digunakan dalam bidang peranti kekerapan kuasa dan radio.

Semikonduktor generasi ketiga lebih baik menahan voltan dan bahan yang ideal untuk peranti kuasa tinggi. Semikonduktor generasi ketiga kebanyakannya terdiri daripada bahan silikon karbida dan gallium nitrida. Lebar bandgap SIC adalah 3.2EV, dan GAN adalah 3.4EV, yang jauh melebihi lebar bandgap SI pada 1.12EV. Kerana semikonduktor generasi ketiga umumnya mempunyai jurang band yang lebih luas, mereka mempunyai rintangan voltan yang lebih baik dan rintangan haba, dan sering digunakan dalam peranti kuasa tinggi. Antaranya, silikon karbida secara beransur-ansur memasuki aplikasi berskala besar. Dalam bidang peranti kuasa, diod karbida silikon dan MOSFET telah memulakan permohonan komersial.

Peranti kuasa yang dibuat dengan karbida silikon kerana substrat mempunyai lebih banyak kelebihan dalam prestasi berbanding dengan peranti kuasa berasaskan silikon: (1) ciri-ciri voltan tinggi yang lebih kuat. Kekuatan medan elektrik pecahan karbida silikon adalah lebih daripada sepuluh kali silikon, yang menjadikan rintangan voltan tinggi peranti karbida silikon jauh lebih tinggi daripada peranti silikon yang sama. (2) Ciri-ciri suhu tinggi yang lebih baik. Silicon Carbide mempunyai kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada silikon, menjadikannya lebih mudah bagi peranti untuk menghilangkan haba dan membolehkan suhu operasi muktamad yang lebih tinggi. Rintangan suhu tinggi dapat meningkatkan ketumpatan kuasa dengan ketara sambil mengurangkan keperluan untuk sistem pelesapan haba, menjadikan terminal lebih ringan dan lebih kecil. (3) kehilangan tenaga yang lebih rendah. Silicon Carbide mempunyai kadar drift elektron ketepuan dua kali ganda dari silikon, yang menjadikan peranti silikon karbida mempunyai rintangan yang sangat rendah dan rendah. Silicon Carbide mempunyai lebar bandgap tiga kali ganda dari silikon, yang secara signifikan mengurangkan arus kebocoran peranti silikon karbida berbanding dengan peranti silikon, dengan itu menurunkan kehilangan kuasa. Peranti karbida silikon tidak mempunyai tailing semasa semasa proses putaran, mempunyai kerugian beralih yang rendah, dan meningkatkan kekerapan penukaran dalam aplikasi praktikal.

Menurut data yang berkaitan, rintangan MOSFET berasaskan silikon karbida spesifikasi yang sama adalah 1/200 dari MOSFET berasaskan silikon, dan saiznya adalah 1/10 dari MOSFETS berasaskan silikon. Bagi penyongsang spesifikasi yang sama, jumlah kehilangan tenaga sistem menggunakan MOSFET berasaskan karbida silikon kurang daripada 1/4 berbanding dengan menggunakan IGBT berasaskan silikon.

Menurut perbezaan sifat elektrik, substrat karbida silikon boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: substrat karbida silikon separuh penebat dan substrat silikon konduktif silikon. Kedua -dua jenis substrat ini, selepasPertumbuhan epitaxial, masing -masing digunakan untuk mengeluarkan peranti diskret seperti peranti kuasa dan peranti frekuensi radio. Antaranya, substrat karbida silikon separa penebat kebanyakannya digunakan dalam pembuatan peranti RF galium nitrida, peranti optoelektronik, dan lain-lain. Dengan mengembangkan lapisan epitaxial nitrida di atas galicon canbide, canbida canbide yang berasaskan canbride, Peranti RF nitrida seperti HEMT. Substrat karbida silikon konduktif digunakan terutamanya dalam pembuatan peranti kuasa. Tidak seperti proses pembuatan tradisional peranti kuasa silikon, peranti kuasa karbida silikon tidak boleh direka secara langsung pada substrat karbida silikon. Sebaliknya, lapisan epitaxial silikon karbida perlu ditanam di substrat konduktif untuk mendapatkan wafer epitaxial karbida silikon, dan kemudian diod schottky, MOSFET, IGBT dan peranti kuasa lain boleh dihasilkan pada lapisan epitaxial.