Plaquettes GaN sur diamant 4 pouces 6 pouces Épaisseur épitaxiale totale (microns) 0,6 à 2,5 ou personnalisée pour les applications haute fréquence
Propriétés
Taille de la plaquette :
Disponible en diamètres de 4 et 6 pouces pour une intégration polyvalente dans divers processus de fabrication de semi-conducteurs.
Des options de personnalisation sont disponibles pour la taille des plaquettes, en fonction des exigences du client.
Épaisseur de la couche épitaxiale :
Gamme : de 0,6 µm à 2,5 µm, avec des options d’épaisseurs personnalisées en fonction des besoins spécifiques de l’application.
La couche épitaxiale est conçue pour assurer une croissance cristalline de GaN de haute qualité, avec une épaisseur optimisée pour équilibrer la puissance, la réponse en fréquence et la gestion thermique.
Conductivité thermique :
La couche de diamant offre une conductivité thermique extrêmement élevée d'environ 2000 à 2200 W/m·K, assurant une dissipation thermique efficace des dispositifs à haute puissance.
Propriétés du matériau GaN :
Large bande interdite : La couche GaN bénéficie d'une large bande interdite (~3,4 eV), ce qui permet un fonctionnement dans des environnements difficiles, à haute tension et à haute température.
Mobilité électronique : Mobilité électronique élevée (environ 2000 cm²/V·s), conduisant à une commutation plus rapide et à des fréquences de fonctionnement plus élevées.
Tension de claquage élevée : la tension de claquage du GaN est bien supérieure à celle des matériaux semi-conducteurs conventionnels, ce qui le rend adapté aux applications à forte consommation d’énergie.
Performances électriques :
Densité de puissance élevée : les plaquettes GaN sur diamant permettent une puissance de sortie élevée tout en conservant un format compact, idéal pour les amplificateurs de puissance et les systèmes RF.
Faibles pertes : La combinaison de l'efficacité du GaN et de la dissipation thermique du diamant permet de réduire les pertes de puissance pendant le fonctionnement.
Qualité de surface :
Croissance épitaxiale de haute qualité : la couche de GaN est cultivée de manière épitaxiale sur le substrat de diamant, ce qui garantit une densité de dislocations minimale, une qualité cristalline élevée et des performances optimales du dispositif.
Uniformité:
Uniformité d'épaisseur et de composition : La couche de GaN et le substrat de diamant présentent tous deux une excellente uniformité, essentielle pour des performances et une fiabilité constantes du dispositif.
Stabilité chimique :
Le GaN et le diamant offrent tous deux une stabilité chimique exceptionnelle, permettant à ces plaquettes de fonctionner de manière fiable dans des environnements chimiques difficiles.
Applications
Amplificateurs de puissance RF :
Les plaquettes GaN sur diamant sont idéales pour les amplificateurs de puissance RF dans les télécommunications, les systèmes radar et les communications par satellite, offrant à la fois une efficacité et une fiabilité élevées aux hautes fréquences (par exemple, de 2 GHz à 20 GHz et au-delà).
Communication par micro-ondes :
Ces plaquettes excellent dans les systèmes de communication micro-ondes, où une puissance de sortie élevée et une dégradation minimale du signal sont essentielles.
Technologies radar et de détection :
Les plaquettes de GaN sur diamant sont largement utilisées dans les systèmes radar, offrant des performances robustes dans les applications à haute fréquence et à haute puissance, notamment dans les secteurs militaire, automobile et aérospatial.
Systèmes satellitaires :
Dans les systèmes de communication par satellite, ces plaquettes garantissent la durabilité et les hautes performances des amplificateurs de puissance, capables de fonctionner dans des conditions environnementales extrêmes.
Électronique de haute puissance :
Les capacités de gestion thermique du GaN sur diamant le rendent adapté à l'électronique de puissance, comme les convertisseurs de puissance, les onduleurs et les relais statiques.
Systèmes de gestion thermique :
Grâce à la conductivité thermique élevée du diamant, ces plaquettes peuvent être utilisées dans des applications nécessitant une gestion thermique robuste, telles que les systèmes LED et laser haute puissance.
Questions et réponses sur les plaquettes de GaN sur diamant
Q1 : Quel est l'avantage d'utiliser des plaquettes GaN sur diamant dans les applications à haute fréquence ?
A1 :Les plaquettes de GaN sur diamant combinent la mobilité électronique élevée et la large bande interdite du GaN avec l'excellente conductivité thermique du diamant. Ceci permet aux dispositifs haute fréquence de fonctionner à des niveaux de puissance plus élevés tout en gérant efficacement la chaleur, garantissant ainsi une efficacité et une fiabilité supérieures aux matériaux traditionnels.
Q2 : Les plaquettes GaN sur diamant peuvent-elles être personnalisées pour répondre à des exigences spécifiques en matière de puissance et de fréquence ?
A2 :Oui, les plaquettes GaN sur diamant offrent des options personnalisables, notamment l'épaisseur de la couche épitaxiale (de 0,6 µm à 2,5 µm), la taille de la plaquette (4 pouces, 6 pouces) et d'autres paramètres en fonction des besoins spécifiques de l'application, offrant une flexibilité pour les applications haute puissance et haute fréquence.
Q3 : Quels sont les principaux avantages du diamant en tant que substrat pour le GaN ?
A3 :L'extrême conductivité thermique du diamant (jusqu'à 2 200 W/m·K) contribue à dissiper efficacement la chaleur générée par les dispositifs GaN haute puissance. Cette capacité de gestion thermique permet aux dispositifs GaN sur diamant de fonctionner à des densités de puissance et des fréquences plus élevées, garantissant ainsi des performances et une durée de vie accrues.
Q4 : Les plaquettes de GaN sur diamant sont-elles adaptées aux applications spatiales ou aérospatiales ?
A4 :Oui, les plaquettes de GaN sur diamant sont parfaitement adaptées aux applications spatiales et aérospatiales en raison de leur grande fiabilité, de leurs capacités de gestion thermique et de leurs performances dans des conditions extrêmes, telles qu'un rayonnement élevé, des variations de température et un fonctionnement à haute fréquence.
Q5 : Quelle est la durée de vie prévue des dispositifs fabriqués à partir de plaquettes de GaN sur diamant ?
A5 :L'association de la durabilité intrinsèque du GaN et des propriétés exceptionnelles de dissipation thermique du diamant confère aux dispositifs une longue durée de vie. Les dispositifs GaN sur diamant sont conçus pour fonctionner dans des environnements difficiles et sous haute puissance, avec une dégradation minimale au fil du temps.
Q6 : Comment la conductivité thermique du diamant affecte-t-elle les performances globales des plaquettes GaN sur diamant ?
A6 :La conductivité thermique élevée du diamant joue un rôle crucial dans l'amélioration des performances des plaquettes GaN sur diamant en dissipant efficacement la chaleur générée lors des applications à haute puissance. Ceci garantit le maintien de performances optimales des dispositifs GaN, réduit les contraintes thermiques et évite la surchauffe, un problème courant dans les dispositifs semi-conducteurs conventionnels.
Q7 : Quelles sont les applications typiques où les plaquettes de GaN sur diamant surpassent les autres matériaux semi-conducteurs ?
A7 :Les plaquettes de GaN sur diamant offrent des performances supérieures aux autres matériaux dans les applications exigeant une gestion de puissance élevée, un fonctionnement à haute fréquence et une gestion thermique efficace. Elles sont notamment utilisées dans les amplificateurs de puissance RF, les systèmes radar, les communications micro-ondes, les communications par satellite et d'autres dispositifs électroniques de puissance.
Conclusion
Les plaquettes GaN sur diamant offrent une solution unique pour les applications haute fréquence et haute puissance, alliant les performances élevées du GaN aux propriétés thermiques exceptionnelles du diamant. Grâce à leurs fonctionnalités personnalisables, elles sont conçues pour répondre aux besoins des industries exigeant une alimentation électrique efficace, une gestion thermique performante et un fonctionnement à haute fréquence, garantissant ainsi fiabilité et longévité même dans des environnements difficiles.
Diagramme détaillé
