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碳化硅
單晶襯底材料
About SiC Wafer
當(dāng)前位置 > 什么是碳化硅
什么是碳化硅
碳化硅屬于寬禁帶半導(dǎo)體材料
和傳統(tǒng)材料相比,碳化硅具有優(yōu)異的物理性能,可以幫助分立器件以及模塊、甚至是整機系統(tǒng)減小體積和重量,提高效率。
SiC
Si(silicon)+C(carbon)=SiC
碳化硅是由C和Si元素按1:1比例形成的Ⅳ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體材料,硬度僅次于金剛石。
是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體材料,同時也屬高硬脆性材料。制備工藝復(fù)雜,加工難度大。
SiC的特點
優(yōu)異的物理性能
禁帶寬度(耐高溫)
1
高臨界擊穿電場(耐高壓)
2
高熱導(dǎo)率(散熱性)
3
飽和電子漂移速率(高開關(guān)速度)
4
4H-SiC
Si
GaAs
GaN
禁帶寬度(eV)
1
3.26
1.12
1.42
3.42
臨界擊穿場強(MV/cm)
2
2.8
0.3
0.4
3
熱導(dǎo)率(W/cmK)
3
4.9
1.5
0.46
1.3
飽和電子漂移速率(1E7 cm/s)
4
2.7
1
2
2.7
1.更大的禁帶寬度,可以保證材料在高溫下,電子不易發(fā)生躍遷,本征激發(fā)弱,從而可以耐受更高的工作溫度。
碳化硅的禁帶寬度是硅的約3倍,理論工作溫度可達400℃以上。
2.臨界擊穿場強指材料發(fā)生電擊穿的電場強度,一旦超過該數(shù)值,材料將失去絕緣性能,進而決定了材料的耐壓性能。
碳化硅的臨界擊穿場強是硅的約10倍,能夠耐受更高的電壓,更適用于高電壓器件。
3.高溫是影響器件壽命的主要原因之一,熱導(dǎo)率代表了材料的導(dǎo)熱能力,碳化硅的高熱導(dǎo)率可以有效傳導(dǎo)熱量,降低器件溫度,維持其正常工作。
4.飽和電子漂移速率指電子在半導(dǎo)體材料中的最大定向移動速度,該數(shù)值的高低決定了器件的開關(guān)頻率。
碳化硅的飽和電子漂移速率是硅的兩倍,有助于提高工作頻率,將器件小型化。
碳化硅應(yīng)用場景
電力電子
碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢,將極大地提高現(xiàn)有使用硅基功率器件的能源轉(zhuǎn)換效率,對高效能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。
主要應(yīng)用領(lǐng)域有電動汽車、充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等。
微波通訊
碳化硅基氮化鎵射頻器件已成功應(yīng)用于眾多領(lǐng)域,以無線通信基礎(chǔ)設(shè)施為主。
碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件同時具有碳化硅良好的導(dǎo)熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢,能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能,成為5G基站功率放大器的主流選擇。
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碳化硅單晶襯底生產(chǎn)流程
碳化硅晶體的生長原理
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