सेमीकंडक्टर उपकरण आधुनिक औद्योगिक मशीन उपकरणों का मूल आधार है, जिसका व्यापक रूप से कंप्यूटर, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, नेटवर्क संचार, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। सेमीकंडक्टर उद्योग मुख्य रूप से चार बुनियादी घटकों से बना है: एकीकृत सर्किट, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण, असतत उपकरण और सेंसर। इनमें से 80% से अधिक एकीकृत सर्किट हैं, इसलिए अक्सर सेमीकंडक्टर और एकीकृत सर्किट को समतुल्य माना जाता है।
उत्पाद श्रेणी के अनुसार एकीकृत परिपथ को मुख्य रूप से चार श्रेणियों में विभाजित किया गया है: माइक्रोप्रोसेसर, मेमोरी, लॉजिक उपकरण और सिम्युलेटर पार्ट्स। हालांकि, अर्धचालक उपकरणों के अनुप्रयोग क्षेत्र के निरंतर विस्तार के साथ, कई विशेष अवसरों पर अर्धचालकों को उच्च तापमान, तीव्र विकिरण, उच्च शक्ति और अन्य वातावरणों में बिना किसी क्षति के उपयोग करने में सक्षम होना आवश्यक हो गया है। पहली और दूसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थ इस क्षमता में असमर्थ थे, इसलिए तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों का विकास हुआ।
वर्तमान में, व्यापक बैंड गैप वाले अर्धचालक पदार्थों का प्रतिनिधित्व इस प्रकार किया जाता है:सिलिकन कार्बाइडसिलिकॉन कार्बाइड (SiC), गैलियम नाइट्राइड (GaN), जिंक ऑक्साइड (ZnO), हीरा और एल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) जैसे अर्धचालक पदार्थ अपने अधिक लाभों के कारण बाजार में अग्रणी स्थान रखते हैं, जिन्हें सामूहिक रूप से तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थ कहा जाता है। तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों में व्यापक बैंडगैप चौड़ाई, उच्चतर विद्युत विखंडन विद्युत क्षेत्र, उच्च तापीय चालकता, उच्च इलेक्ट्रॉनिक संतृप्ति दर और विकिरण प्रतिरोध क्षमता होती है, जो इन्हें उच्च तापमान, उच्च आवृत्ति, विकिरण प्रतिरोध और उच्च शक्ति वाले उपकरणों के निर्माण के लिए अधिक उपयुक्त बनाती है। इन्हें आमतौर पर व्यापक बैंडगैप अर्धचालक पदार्थ (निषिद्ध बैंड चौड़ाई 2.2 eV से अधिक) के रूप में जाना जाता है, जिन्हें उच्च तापमान अर्धचालक पदार्थ भी कहा जाता है। तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों और उपकरणों पर वर्तमान शोध से पता चलता है कि सिलिकॉन कार्बाइड और गैलियम नाइट्राइड अर्धचालक पदार्थ अधिक परिपक्व हैं।सिलिकॉन कार्बाइड प्रौद्योगिकीइस क्षेत्र में अनुसंधान सबसे अधिक परिपक्व है, जबकि जिंक ऑक्साइड, हीरा, एल्युमीनियम नाइट्राइड और अन्य सामग्रियों पर अनुसंधान अभी भी प्रारंभिक चरण में है।
सामग्री और उनके गुणधर्म:
सिलिकन कार्बाइडइस सामग्री का व्यापक रूप से सिरेमिक बॉल बियरिंग, वाल्व, अर्धचालक सामग्री, जाइरो, मापन उपकरण, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, और यह कई औद्योगिक क्षेत्रों में एक अपरिहार्य सामग्री बन गई है।
SiC एक प्रकार का प्राकृतिक सुपरलैटिस और एक विशिष्ट समरूप पॉलीटाइप है। Si और C की द्विपरमाण्विक परतों के बीच पैकिंग अनुक्रम में अंतर के कारण, इसके 200 से अधिक (वर्तमान में ज्ञात) समरूप पॉलीटाइपिक परिवार हैं, जो विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं को जन्म देते हैं। इसलिए, SiC नई पीढ़ी के लाइट एमिटिंग डायोड (LED) सब्सट्रेट सामग्री और उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक सामग्रियों के लिए अत्यंत उपयुक्त है।
| विशेषता | |
| स्थूल संपत्ति | उच्च कठोरता (3000 किलोग्राम/मिमी), माणिक को काट सकता है |
| उच्च घिसाव प्रतिरोध, हीरे के बाद दूसरे स्थान पर। | |
| इसकी तापीय चालकता Si की तुलना में 3 गुना और GaAs की तुलना में 8 से 10 गुना अधिक है। | |
| SiC की तापीय स्थिरता उच्च होती है और वायुमंडलीय दबाव पर इसका पिघलना असंभव है। | |
| उच्च शक्ति वाले उपकरणों के लिए बेहतर ऊष्मा अपव्यय क्षमता अत्यंत महत्वपूर्ण है। | |
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केमिकल संपत्ति | बेहद मजबूत संक्षारण प्रतिरोधक क्षमता, कमरे के तापमान पर लगभग किसी भी ज्ञात संक्षारक कारक के प्रति प्रतिरोधी। |
| SiC की सतह आसानी से ऑक्सीकृत होकर SiO बनाती है, जबकि पतली परत इसके आगे ऑक्सीकरण को रोक सकती है। 1700℃ से ऊपर, ऑक्साइड फिल्म तेजी से पिघलती और ऑक्सीकृत होती है। | |
| 4H-SIC और 6H-SIC का बैंडगैप Si के बैंडगैप से लगभग 3 गुना और GaAs के बैंडगैप से 2 गुना है। ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र की तीव्रता Si की तुलना में एक परिमाण अधिक है, और इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग संतृप्त है। Si की तुलना में ढाई गुना अधिक। 4H-SIC का बैंडगैप 6H-SIC की तुलना में अधिक चौड़ा है। |
पोस्ट करने का समय: 01 अगस्त 2022