Carbure de silicium SiCLe dispositif fait référence au dispositif fabriqué en carbure de silicium comme matière première.
Selon les différentes propriétés de résistance, il est divisé en dispositifs d'alimentation conducteurs en carbure de silicium etcarbure de silicium semi-isoléAppareils RF.
Principales formes de dispositifs et applications du carbure de silicium
Les principaux avantages du SiC par rapportMatériaux Sisont:
Le SiC a une bande interdite 3 fois supérieure à celle du Si, ce qui peut réduire les fuites et augmenter la tolérance à la température.
Le SiC a 10 fois l'intensité du champ de claquage du Si, peut améliorer la densité de courant, la fréquence de fonctionnement, résister à la capacité de tension et réduire la perte marche-arrêt, plus adapté aux applications haute tension.
Le SiC a une vitesse de dérive de saturation électronique deux fois supérieure à celle du Si, il peut donc fonctionner à une fréquence plus élevée.
Le SiC a une conductivité thermique 3 fois supérieure à celle du Si, de meilleures performances de dissipation thermique, peut prendre en charge une densité de puissance élevée et réduire les exigences de dissipation thermique, rendant l'appareil plus léger.
Substrat conducteur
Substrat conducteur : en éliminant diverses impuretés dans le cristal, en particulier les impuretés peu profondes, pour obtenir la haute résistivité intrinsèque du cristal.
Conducteursubstrat en carbure de siliciumplaquette SiC
Le dispositif d'alimentation conducteur en carbure de silicium repose sur la croissance d'une couche épitaxiale de carbure de silicium sur le substrat conducteur, la feuille épitaxiale en carbure de silicium est ensuite traitée, y compris la production de diodes Schottky, MOSFET, IGBT, etc., principalement utilisées dans les véhicules électriques, l'énergie photovoltaïque. production, transport ferroviaire, centre de données, recharge et autres infrastructures. Les avantages en termes de performances sont les suivants :
Caractéristiques haute pression améliorées. L'intensité du champ électrique de claquage du carbure de silicium est plus de 10 fois supérieure à celle du silicium, ce qui rend la résistance à haute pression des dispositifs en carbure de silicium nettement supérieure à celle des dispositifs en silicium équivalents.
Meilleures caractéristiques à haute température. Le carbure de silicium a une conductivité thermique plus élevée que le silicium, ce qui facilite la dissipation thermique de l'appareil et augmente la température limite de fonctionnement. La résistance aux températures élevées peut entraîner une augmentation significative de la densité de puissance, tout en réduisant les exigences en matière de système de refroidissement, de sorte que le terminal puisse être plus léger et miniaturisé.
Consommation d’énergie réduite. ① Le dispositif en carbure de silicium a une très faible résistance à l'état passant et une faible perte à l'état passant ; (2) Le courant de fuite des dispositifs en carbure de silicium est considérablement réduit par rapport à celui des dispositifs en silicium, réduisant ainsi la perte de puissance ; ③ Il n'y a pas de phénomène de traînée de courant dans le processus d'arrêt des dispositifs en carbure de silicium et la perte de commutation est faible, ce qui améliore considérablement la fréquence de commutation des applications pratiques.
Substrat SiC semi-isolé : le dopage N est utilisé pour contrôler avec précision la résistivité des produits conducteurs en calibrant la relation correspondante entre la concentration de dopage à l'azote, le taux de croissance et la résistivité cristalline.
Matériau de substrat semi-isolant de haute pureté
Les dispositifs RF semi-isolés à base de carbone-silicium sont en outre fabriqués en faisant croître une couche épitaxiale de nitrure de gallium sur un substrat semi-isolé en carbure de silicium pour préparer une feuille épitaxiale de nitrure de silicium, y compris le HEMT et d'autres dispositifs RF au nitrure de gallium, principalement utilisés dans les communications 5G, les communications des véhicules, applications de défense, transmission de données, aérospatiale.
Le taux de dérive des électrons saturés des matériaux en carbure de silicium et en nitrure de gallium est respectivement 2,0 et 2,5 fois supérieur à celui du silicium, de sorte que la fréquence de fonctionnement des dispositifs en carbure de silicium et en nitrure de gallium est supérieure à celle des dispositifs en silicium traditionnels. Cependant, le matériau en nitrure de gallium présente l'inconvénient d'une mauvaise résistance à la chaleur, tandis que le carbure de silicium a une bonne résistance à la chaleur et une bonne conductivité thermique, ce qui peut compenser la faible résistance à la chaleur des dispositifs en nitrure de gallium, de sorte que l'industrie prend du carbure de silicium semi-isolé comme substrat. , et une couche épitaxiale est développée sur le substrat en carbure de silicium pour fabriquer des dispositifs RF.
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Heure de publication : 16 juillet 2024