Los dispositivos semiconductores son el núcleo de los equipos industriales modernos, ampliamente utilizados en computadoras, electrónica de consumo, comunicaciones de red, electrónica automotriz y otras áreas clave. La industria de semiconductores se compone principalmente de cuatro componentes básicos: circuitos integrados, dispositivos optoelectrónicos, dispositivos discretos y sensores, que representan más del 80% de los circuitos integrados, por lo que a menudo se confunden semiconductores y circuitos integrados.
Los circuitos integrados, según su categoría de producto, se dividen principalmente en cuatro categorías: microprocesadores, memorias, dispositivos lógicos y componentes de simulación. Sin embargo, debido a la continua expansión del campo de aplicación de los dispositivos semiconductores, muchas ocasiones especiales requieren que estos soporten altas temperaturas, radiación intensa, alta potencia y otros entornos sin sufrir daños. Ante esta situación, la primera y la segunda generación de materiales semiconductores resultaron insuficientes, dando lugar a la tercera generación.
En la actualidad, los materiales semiconductores de banda prohibida ancha representados porcarburo de silicioEl carburo de silicio (SiC), el nitruro de galio (GaN), el óxido de zinc (ZnO), el diamante y el nitruro de aluminio (AlN) ocupan el mercado dominante con mayores ventajas, denominados colectivamente como materiales semiconductores de tercera generación. Los materiales semiconductores de tercera generación tienen un ancho de banda prohibida más amplio, un campo eléctrico de ruptura más alto, conductividad térmica, tasa de saturación electrónica y mayor capacidad de resistencia a la radiación, más adecuados para fabricar dispositivos de alta temperatura, alta frecuencia, resistentes a la radiación y de alta potencia, generalmente conocidos como materiales semiconductores de banda prohibida ancha (el ancho de banda prohibida es mayor que 2,2 eV), también llamados materiales semiconductores de alta temperatura. De la investigación actual sobre materiales y dispositivos semiconductores de tercera generación, los materiales semiconductores de carburo de silicio y nitruro de galio son los más maduros, ytecnología de carburo de silicioes la más madura, mientras que la investigación sobre óxido de zinc, diamante, nitruro de aluminio y otros materiales aún se encuentra en la etapa inicial.
Materiales y sus propiedades:
carburo de silicioEste material se utiliza ampliamente en rodamientos de bolas de cerámica, válvulas, materiales semiconductores, giroscopios, instrumentos de medición, la industria aeroespacial y otros campos, y se ha convertido en un material insustituible en muchos sectores industriales.
El SiC es una superred natural y un politipo homogéneo típico. Existen más de 200 familias politípicas homotípicas (conocidas hasta la fecha) debido a la diferencia en la secuencia de empaquetamiento entre las capas diatómicas de Si y C, lo que da lugar a distintas estructuras cristalinas. Por lo tanto, el SiC es muy adecuado para la nueva generación de materiales de sustrato para diodos emisores de luz (LED) y materiales electrónicos de alta potencia.
| característica | |
| propiedad física | Alta dureza (3000 kg/mm), puede cortar rubíes. |
| Alta resistencia al desgaste, solo superada por el diamante. | |
| La conductividad térmica es 3 veces mayor que la del Si y entre 8 y 10 veces mayor que la del GaAs. | |
| La estabilidad térmica del SiC es alta y es imposible que se funda a presión atmosférica. | |
| Un buen rendimiento de disipación de calor es muy importante para los dispositivos de alta potencia. | |
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propiedad química | Resistencia a la corrosión muy elevada, resistente a casi cualquier agente corrosivo conocido a temperatura ambiente. |
| La superficie de SiC se oxida fácilmente para formar SiO, una capa delgada puede prevenir su posterior oxidación, en Por encima de 1700℃, la película de óxido se funde y se oxida rápidamente. | |
| La banda prohibida del 4H-SIC y del 6H-SIC es aproximadamente 3 veces mayor que la del Si y 2 veces mayor que la del GaAs: La intensidad del campo eléctrico de ruptura es un orden de magnitud mayor que la del Si, y la velocidad de deriva de los electrones está saturada. Dos veces y media la del Si. La banda prohibida del 4H-SIC es más ancha que la del 6H-SIC. |
Fecha de publicación: 1 de agosto de 2022