Urządzenia półprzewodnikowe stanowią rdzeń nowoczesnego sprzętu przemysłowego, są szeroko stosowane w komputerach, elektronice użytkowej, komunikacji sieciowej, elektronice samochodowej i innych obszarach. Przemysł półprzewodnikowy składa się głównie z czterech podstawowych komponentów: układów scalonych, urządzeń optoelektronicznych, urządzeń dyskretnych i czujników, które stanowią ponad 80% układów scalonych, dlatego często stosuje się odpowiedniki półprzewodników i układów scalonych.
Układ scalony, według kategorii produktu, dzieli się głównie na cztery kategorie: mikroprocesor, pamięć, układy logiczne, części symulatora. Jednak wraz z ciągłą ekspansją pola zastosowań układów półprzewodnikowych, wiele specjalnych okazji wymaga, aby półprzewodniki były w stanie przestrzegać stosowania wysokiej temperatury, silnego promieniowania, dużej mocy i innych środowisk, nie uszkadzając się, pierwsza i druga generacja materiałów półprzewodnikowych są bezsilne, więc powstała trzecia generacja materiałów półprzewodnikowych.
Obecnie materiały półprzewodnikowe o szerokiej przerwie energetycznej reprezentowane są przezwęglik krzemu(SiC), azotek galu (GaN), tlenek cynku (ZnO), diament, azotek glinu (AlN) zajmują dominujący rynek z większymi zaletami, zbiorczo określane jako materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji. Trzecia generacja materiałów półprzewodnikowych z szerszą szerokością przerwy energetycznej, wyższym polem elektrycznym przebicia, przewodnością cieplną, szybkością nasycenia elektronicznego i wyższą zdolnością do opierania się promieniowaniu, bardziej nadaje się do wytwarzania urządzeń o wysokiej temperaturze, wysokiej częstotliwości, odporności na promieniowanie i dużej mocy, zwykle znanych jako materiały półprzewodnikowe o szerokiej przerwie energetycznej (zabroniona szerokość pasma jest większa niż 2,2 eV), nazywane również materiałami półprzewodnikowymi o wysokiej temperaturze. Z obecnych badań nad materiałami i urządzeniami półprzewodnikowymi trzeciej generacji, węglik krzemu i materiały półprzewodnikowe azotku galu są bardziej dojrzałe, atechnologia węglika krzemujest najbardziej dojrzały, natomiast badania nad tlenkiem cynku, diamentem, azotkiem glinu i innymi materiałami są wciąż w początkowej fazie.
Materiały i ich właściwości:
Węglik krzemuMateriał ten jest powszechnie stosowany w ceramicznych łożyskach kulkowych, zaworach, materiałach półprzewodnikowych, żyroskopach, przyrządach pomiarowych, przemyśle lotniczym i innych dziedzinach, stał się niezastąpionym materiałem w wielu dziedzinach przemysłu.
SiC jest rodzajem naturalnej supersieci i typowym jednorodnym politypem. Istnieje ponad 200 (obecnie znanych) homotypowych rodzin politypowych ze względu na różnicę w kolejności upakowania między dwuatomowymi warstwami Si i C, co prowadzi do różnych struktur krystalicznych. Dlatego SiC jest bardzo odpowiedni dla nowej generacji materiałów podłoża diod elektroluminescencyjnych (LED), materiałów elektronicznych dużej mocy.
| charakterystyczny | |
| własność fizyczna | Wysoka twardość (3000 kg/mm), możliwość cięcia rubinu |
| Wysoka odporność na zużycie, ustępująca jedynie diamentowi | |
| Przewodność cieplna jest 3 razy wyższa niż w przypadku Si i 8–10 razy wyższa niż w przypadku GaAs. | |
| SiC charakteryzuje się wysoką stabilnością termiczną i nie ulega stopieniu pod ciśnieniem atmosferycznym | |
| Dobre odprowadzanie ciepła jest bardzo ważne w przypadku urządzeń o dużej mocy | |
|
właściwość chemiczna | Bardzo wysoka odporność na korozję, odporny na prawie wszystkie znane czynniki korozyjne w temperaturze pokojowej |
| Powierzchnia SiC łatwo utlenia się, tworząc cienką warstwę SiO, co może zapobiec dalszemu utlenianiu. Powyżej 1700℃ warstwa tlenku ulega szybkiemu stopieniu i utlenieniu | |
| Przerwa energetyczna 4H-SIC i 6H-SIC jest około 3 razy większa od przerwy energetycznej Si i 2 razy większa od przerwy energetycznej GaAs: Natężenie pola elektrycznego przebicia jest o rząd wielkości wyższe niż Si, a prędkość dryfu elektronów jest nasycona Dwa i pół raza więcej niż Si. Przerwa pasmowa 4H-SIC jest szersza niż 6H-SIC |
Czas publikacji: 01-08-2022