Silīcija karbīda materiālu raksturojums
Atstāj ziņu
Silīcija karbīda materiālu raksturojums
SiC (silīcija karbīds) ir salikts pusvadītājs, kas sastāv no silīcija (Si) un oglekļa (C). Salīdzinot ar Si, SiC ir desmit reizes lielāks dielektriskā sadalījuma lauka stiprums, trīs reizes lielāka joslas sprauga un trīs reizes lielāka siltumvadītspēja. Nepieciešamos p-tipa un n-veida apgabalus ierīču konstrukciju veidošanai pusvadītāju materiālos var veidot SiC. Šīs īpašības padara SiC par ļoti pievilcīgu materiālu, ko var izmantot, lai ražotu jaudas ierīces, kuru veiktspēja ievērojami pārsniedz tā Si kolēģu veiktspēju. SiC ierīces var izturēt lielāku pārrāvuma spriegumu, tām ir zemāka pretestība un tās var darboties augstākā temperatūrā.
SiC pastāv dažādās polimorfās kristālu struktūrās, kas pazīstamas kā politipi, piemēram, 3C SiC, 6H SiC un 4H SiC. Pašlaik 4H SiC parasti ir vēlamā izvēle faktiskajā jaudas ierīču ražošanā. Tirdzniecībā ir pieejamas viena kristāla 4H SiC mikroshēmas ar diametru no 3 collām līdz 6 collām.
Silīcija karbīda materiālu izmantošanas priekšrocības barošanas ierīcēs
Dielektriskā sadalījuma lauka stiprums ir aptuveni 10 reizes lielāks nekā Si. SiC ierīces var izgatavot ar plānākiem dreifēšanas slāņiem un/vai augstāku dopinga koncentrāciju, kas nozīmē, ka tām ir ļoti augsts pārrāvuma spriegums (600 V un augstāks) un ļoti zema pretestība salīdzinājumā ar silīcija ierīcēm. Augstsprieguma ierīču pretestību galvenokārt nosaka dreifēšanas reģiona platums. Teorētiski ar tādu pašu pārrāvuma spriegumu SiC var samazināt dreifējošā slāņa laukuma pretestību līdz 1/300 salīdzinājumā ar Si.
Populārākā silīcija barošanas ierīce augstsprieguma un lielas strāvas lietojumiem ir IGBT (Izolēts vārtu bipolārs tranzistors). Izmantojot IGBT, tika panākta zema pretestība zem augsta pārrāvuma sprieguma uz pārslēgšanas veiktspējas upurēšanas rēķina. Lai samazinātu vadīšanas pretestību, dreifēšanas reģionā tiek ievadīts neliels skaits lādiņu nesēju. Kad tranzistors ir izslēgts, ir nepieciešams laiks, līdz šie nesēji pārkombinējas un "izkliedējas", tādējādi palielinot pārslēgšanās zudumus un laiku. Turpretim MOSFET ir lielākā daļa mobilo sakaru operatoru ierīču. Izmantojot SiC lielo sadalījuma lauku un nesēja koncentrāciju, SiC MOSFET var apvienot visas trīs ideālās jaudas slēdžu īpašības, proti, augstu spriegumu, zemu pretestību un ātru pārslēgšanās ātrumu.
Lielāka joslas atstarpe nozīmē arī to, ka SiC ierīces var darboties augstākā temperatūrā. Pašreizējā SiC ierīču garantētā darba temperatūra ir no 150°C līdz 175°C. Tas galvenokārt ir saistīts ar iepakojuma termisko uzticamību. Ja tie ir pareizi iepakoti, tie var darboties 200 grādu pēc Celsija vai augstākā temperatūrā.
Www.superbheater.com
