Os dispositivos semicondutores são o núcleo dos equipamentos de máquinas industriais modernas, amplamente utilizados em computadores, eletrônicos de consumo, comunicações de rede, eletrônica automotiva e outras áreas essenciais. A indústria de semicondutores é composta principalmente por quatro componentes básicos: circuitos integrados, dispositivos optoeletrônicos, dispositivos discretos e sensores, sendo que mais de 80% dos semicondutores são circuitos integrados, sendo por isso frequentemente usados como sinônimos.
Os circuitos integrados, de acordo com a categoria do produto, são divididos principalmente em quatro categorias: microprocessadores, memórias, dispositivos lógicos e componentes de simulação. No entanto, com a expansão contínua do campo de aplicação dos dispositivos semicondutores, muitas situações especiais exigem que os semicondutores sejam capazes de suportar altas temperaturas, forte radiação, alta potência e outros ambientes sem sofrer danos. Os materiais semicondutores de primeira e segunda geração não apresentavam essa capacidade, o que levou ao desenvolvimento da terceira geração de materiais semicondutores.
Atualmente, os materiais semicondutores de banda proibida larga são representados porcarbeto de silícioO carbeto de silício (SiC), o nitreto de gálio (GaN), o óxido de zinco (ZnO), o diamante e o nitreto de alumínio (AlN) dominam o mercado com grandes vantagens, sendo coletivamente denominados materiais semicondutores de terceira geração. Esses materiais semicondutores de terceira geração apresentam uma largura de banda proibida maior, além de um campo elétrico de ruptura mais elevado, maior condutividade térmica, maior taxa de saturação eletrônica e maior resistência à radiação. São mais adequados para a fabricação de dispositivos de alta temperatura, alta frequência, resistência à radiação e alta potência, sendo geralmente conhecidos como materiais semicondutores de banda proibida larga (largura da banda proibida superior a 2,2 eV) ou materiais semicondutores de alta temperatura. De acordo com as pesquisas atuais sobre materiais e dispositivos semicondutores de terceira geração, o carbeto de silício e o nitreto de gálio são os materiais semicondutores mais maduros.tecnologia de carboneto de silícioé a mais madura, enquanto a pesquisa sobre óxido de zinco, diamante, nitreto de alumínio e outros materiais ainda está em estágio inicial.
Materiais e suas propriedades:
carboneto de silícioO material é amplamente utilizado em rolamentos de esferas de cerâmica, válvulas, materiais semicondutores, giroscópios, instrumentos de medição, aeroespacial e outros campos, tornando-se um material insubstituível em muitos setores industriais.
O SiC é um tipo de super-rede natural e um politipo homogêneo típico. Existem mais de 200 famílias politípicas homotípicas (atualmente conhecidas) devido à diferença na sequência de empacotamento entre as camadas diatômicas de Si e C, o que leva a diferentes estruturas cristalinas. Portanto, o SiC é muito adequado para a nova geração de materiais de substrato para diodos emissores de luz (LEDs) e para materiais eletrônicos de alta potência.
| característica | |
| propriedade física | Alta dureza (3000 kg/mm), capaz de cortar rubi. |
| Alta resistência ao desgaste, perdendo apenas para o diamante. | |
| A condutividade térmica é 3 vezes maior que a do Si e 8 a 10 vezes maior que a do GaAs. | |
| A estabilidade térmica do SiC é alta e é impossível que ele derreta à pressão atmosférica. | |
| Um bom desempenho de dissipação de calor é muito importante para dispositivos de alta potência. | |
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propriedade química | Resistência à corrosão muito alta, resistente a quase todos os agentes corrosivos conhecidos à temperatura ambiente. |
| A superfície do SiC oxida-se facilmente formando SiO, uma camada fina que pode impedir sua oxidação adicional. Acima de 1700 °C, a película de óxido derrete e oxida rapidamente. | |
| A largura da banda proibida do 4H-SiC e do 6H-SiC é cerca de 3 vezes maior que a do Si e 2 vezes maior que a do GaAs: A intensidade do campo elétrico de ruptura é uma ordem de magnitude maior que a do Si, e a velocidade de deriva dos elétrons está saturada. Duas vezes e meia o Si. A banda proibida do 4H-SiC é maior que a do 6H-SiC. |
Data da publicação: 01/08/2022