התקני מוליכים למחצה הם הליבה של ציוד מכונות תעשייתי מודרני, ונמצאים בשימוש נרחב במחשבים, מוצרי אלקטרוניקה צרכניים, תקשורת רשת, אלקטרוניקה לרכב ותחומים אחרים. תעשיית המוליכים למחצה מורכבת בעיקר מארבעה רכיבים בסיסיים: מעגלים משולבים, התקנים אופטואלקטרוניים, התקנים בדידים וחיישנים, המהווים יותר מ-80% מהמעגלים המשולבים, ולכן לרוב מקבילים גם למחצה ומעגל משולב.
מעגל משולב, לפי קטגוריית המוצר, מחולק בעיקר לארבע קטגוריות: מיקרו-מעבדים, זיכרון, התקני לוגיקה וחלקי סימולטור. עם זאת, עם ההתרחבות המתמשכת של תחום היישומים של התקני מוליכים למחצה, אירועים מיוחדים רבים דורשים שמוליכים למחצה יוכלו לעמוד בשימוש בטמפרטורה גבוהה, קרינה חזקה, הספק גבוה וסביבות אחרות, מבלי לגרום נזק. הדור הראשון והשני של חומרי מוליכים למחצה הם חסרי חשמל, ולכן נוצר הדור השלישי של חומרי מוליכים למחצה.
כיום, חומרי מוליכים למחצה בעלי פער פס רחב המיוצגים על ידיסיליקון קרביד(SiC), גליום ניטריד (GaN), תחמוצת אבץ (ZnO), יהלום ואלומיניום ניטריד (AlN) תופסים את השוק הדומיננטי עם יתרונות גדולים יותר, המכונים יחד חומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי. חומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי, בעלי פער פס רחב רחב יותר, שדה חשמלי פירוק גבוה יותר, מוליכות תרמית, קצב רוויה אלקטרונית ויכולת גבוהה יותר להתנגד לקרינה, מתאימים יותר לייצור התקנים בטמפרטורה גבוהה, בתדר גבוה, עמידות לקרינה והספק גבוה, המכונים בדרך כלל חומרי מוליכים למחצה בעלי פער פס רחב (רוחב הפס האסור גדול מ-2.2 eV), המכונים גם חומרי מוליכים למחצה בטמפרטורה גבוהה. מהמחקר הנוכחי על חומרים והתקנים של מוליכים למחצה מהדור השלישי, סיליקון קרביד וגליום ניטריד הם חומרים בוגרים יותר, ו...טכנולוגיית סיליקון קרבידהוא הבוגר ביותר, בעוד שהמחקר על תחמוצת אבץ, יהלום, אלומיניום ניטריד וחומרים אחרים עדיין נמצא בשלב הראשוני.
חומרים ותכונותיהם:
סיליקון קרבידחומר זה נמצא בשימוש נרחב במיסבי כדור קרמיים, שסתומים, חומרי מוליכים למחצה, ג'ירוסקופים, מכשירי מדידה, תעופה וחלל ותחומים אחרים, והפך לחומר שאין לו תחליף בתחומים תעשייתיים רבים.
SiC הוא סוג של סריג-על טבעי ופוליטיפ הומוגני טיפוסי. ישנן יותר מ-200 משפחות פוליטיפיות הומוטיפיות (ידועות כיום) עקב ההבדל בסדר האריזה בין שכבות הדיאטומיות Si ו-C, מה שמוביל למבני גביש שונים. לכן, SiC מתאים מאוד לדור החדש של חומרי מצע דיודה פולטת אור (LED), וחומרים אלקטרוניים בעלי הספק גבוה.
| מְאַפיֵן | |
| רכוש פיזי | קשיות גבוהה (3000 ק"ג/מ"מ), יכול לחתוך אודם |
| עמידות גבוהה בפני שחיקה, שנייה רק ליהלום | |
| המוליכות התרמית גבוהה פי 3 מזו של Si ופי 8~10 מזו של GaAs. | |
| היציבות התרמית של SiC גבוהה ואי אפשר להמיס אותו בלחץ אטמוספרי | |
| ביצועי פיזור חום טובים חשובים מאוד עבור מכשירים בעלי הספק גבוה | |
|
תכונה כימית | עמידות חזקה מאוד בפני קורוזיה, עמידה כמעט לכל חומר קורוזיבי ידוע בטמפרטורת החדר |
| פני השטח של SiC מתחמצנים בקלות ליצירת SiO2, שכבה דקה, יכולה למנוע את חמצונו הנוסף, ב מעל 1700 מעלות צלזיוס, שכבת התחמוצת נמסה ומתחמצנת במהירות | |
| פער האנרגיה של 4H-SIC ו-6H-SIC גדול בערך פי 3 מזה של Si ופי 2 מזה של GaAs: עוצמת השדה החשמלי של הפירוק גבוהה בסדר גודל מזו של סיליקה, ומהירות סחף האלקטרונים רוויה פי שניים וחצי מסיליקון. פער האנרגיה של 4H-SIC רחב יותר מזה של 6H-SIC. |
זמן פרסום: 1 באוגוסט 2022