Il dispositivo semiconduttore è il cuore delle moderne apparecchiature per macchine industriali, ampiamente utilizzato nei computer, nell'elettronica di consumo, nelle comunicazioni di rete, nell'elettronica automobilistica e in altri settori. L'industria dei semiconduttori è composta principalmente da quattro componenti di base: circuiti integrati, dispositivi optoelettronici, dispositivi discreti, sensori, che rappresentano oltre l'80% dei circuiti integrati, quindi spesso semiconduttori e circuiti integrati sono equivalenti.
I circuiti integrati, in base alla categoria di prodotto, si dividono principalmente in quattro categorie: microprocessori, memorie, dispositivi logici e componenti per simulatori. Tuttavia, con la continua espansione del campo di applicazione dei dispositivi a semiconduttore, molte occasioni speciali richiedono che i semiconduttori siano in grado di resistere ad alte temperature, forti radiazioni, elevata potenza e altri ambienti, senza danneggiarsi. La prima e la seconda generazione di materiali semiconduttori sono prive di potenza, quindi è nata la terza generazione di materiali semiconduttori.
Attualmente, i materiali semiconduttori a banda larga rappresentati dacarburo di silicio(SiC), nitruro di gallio (GaN), ossido di zinco (ZnO), diamante e nitruro di alluminio (AlN) occupano il mercato dominante con maggiori vantaggi, e sono collettivamente definiti materiali semiconduttori di terza generazione. La terza generazione di materiali semiconduttori, con un'ampiezza di banda proibita più ampia, un campo elettrico di breakdown più elevato, una conduttività termica più elevata, una maggiore velocità di saturazione elettronica e una maggiore resistenza alle radiazioni, è più adatta alla realizzazione di dispositivi ad alta temperatura, alta frequenza, resistenza alle radiazioni e alta potenza. Sono comunemente noti come materiali semiconduttori ad ampio bandgap (la larghezza di banda proibita è superiore a 2,2 eV), detti anche materiali semiconduttori ad alta temperatura. Dalle attuali ricerche sui materiali e dispositivi semiconduttori di terza generazione, i materiali semiconduttori a base di carburo di silicio e nitruro di gallio sono più maturi etecnologia del carburo di silicioè la più matura, mentre la ricerca sull'ossido di zinco, sul diamante, sul nitruro di alluminio e altri materiali è ancora nella fase iniziale.
Materiali e loro proprietà:
carburo di silicioIl materiale è ampiamente utilizzato nei cuscinetti a sfere in ceramica, nelle valvole, nei materiali semiconduttori, nei giroscopi, negli strumenti di misura, nell'industria aerospaziale e in altri settori, ed è diventato un materiale insostituibile in molti settori industriali.
Il SiC è un tipo di superreticolo naturale e un tipico politipo omogeneo. Esistono più di 200 famiglie di politipi omotipici (attualmente note) dovute alla differenza nella sequenza di impacchettamento tra gli strati biatomici di Si e C, che porta a diverse strutture cristalline. Pertanto, il SiC è particolarmente adatto per la nuova generazione di materiali di substrato per diodi a emissione luminosa (LED) e per materiali elettronici ad alta potenza.
| caratteristica | |
| proprietà fisica | Elevata durezza (3000 kg/mm), può tagliare il rubino |
| Elevata resistenza all'usura, seconda solo al diamante | |
| La conduttività termica è 3 volte superiore a quella del Si e 8~10 volte superiore a quella del GaAs. | |
| La stabilità termica del SiC è elevata ed è impossibile fonderlo a pressione atmosferica | |
| Una buona dissipazione del calore è molto importante per i dispositivi ad alta potenza | |
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proprietà chimica | Resistenza alla corrosione molto elevata, resistente a quasi tutti gli agenti corrosivi noti a temperatura ambiente |
| La superficie di SiC si ossida facilmente per formare SiO, uno strato sottile, che può impedire la sua ulteriore ossidazione, in Oltre i 1700°C, il film di ossido si scioglie e si ossida rapidamente | |
| Il bandgap di 4H-SIC e 6H-SIC è circa 3 volte quello di Si e 2 volte quello di GaAs: L'intensità del campo elettrico di rottura è di un ordine di grandezza superiore a quella del Si e la velocità di deriva degli elettroni è satura Due volte e mezzo il Si. Il bandgap del 4H-SIC è più ampio di quello del 6H-SIC |
Data di pubblicazione: 01-08-2022