Wat is de halfgeleiderindustrie van de derde generatie?

Semiconductor -materialen kunnen in chronologische volgorde in drie generaties worden ingedeeld. De eerste generatie bestaat uit gemeenschappelijke elementaire materialen zoals germanium en silicium, die worden gekenmerkt door handige omschakeling en over het algemeen worden gebruikt in geïntegreerde circuits. De tweede generatie samengestelde halfgeleiders zoals galliumarsenide en indiumfosfide worden voornamelijk gebruikt in luminescente en communicatiematerialen. De halfgeleiders van de derde generatie omvatten voornamelijk samengestelde halfgeleiders zoals zoalssiliciumcarbideen galliumnitride, evenals speciale elementen zoals Diamond. Met zijn uitstekende fysische en chemische eigenschappen worden siliciumcarbidematerialen geleidelijk toegepast op de kracht van stroom- en radiofrequentie -apparaten.

De halfgeleiders van de derde generatie hebben een beter bestand tegen spanning en zijn ideale materialen voor krachtige apparaten. De halfgeleiders van de derde generatie bestaan ​​voornamelijk uit siliciumcarbide en galliumnitridematerialen. De bandgap -breedte van SiC is 3.2ev, en die van GAN is 3.4EV, die de bandgap -breedte van SI op 1.12ev ver overschrijdt. Omdat de halfgeleiders van de derde generatie over het algemeen een bredere bandafstand hebben, hebben ze een betere spanningsweerstand en hittebestendigheid en worden ze vaak gebruikt in krachtige apparaten. Onder hen is siliciumcarbide geleidelijk een grootschalige toepassing ingevoerd. Op het gebied van machtsapparaten zijn siliciumcarbide -diodes en MOSFET's begonnen met de commerciële toepassing.

Power-apparaten gemaakt met siliciumcarbide als het substraat hebben meer voordelen in prestaties in vergelijking met op silicium gebaseerde vermogensapparaten: (1) sterkere hoogspanningskenmerken. De afbraaksterkte van het elektrische veld van siliciumcarbide is meer dan tien keer die van silicium, waardoor de hoogspanningsweerstand van siliciumcarbide-apparaten aanzienlijk hoger is dan die van dezelfde siliciumapparaten. (2) Betere kenmerken van hoge temperatuur. Siliciumcarbide heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan silicium, waardoor het voor apparaten gemakkelijker wordt om warmte af te voeren en een hogere ultieme bedrijfstemperatuur mogelijk te maken. Weerstand op hoge temperatuur kan de vermogensdichtheid aanzienlijk verhogen en tegelijkertijd de vereisten voor het warmtedissipatiesysteem vermindert, waardoor de terminal lichter en kleiner wordt. (3) Lager energieverlies. Siliciumcarbide heeft een verzadigingselektronenafwijkingssnelheid tweemaal die van silicium, waardoor siliciumcarbide-apparaten een extreem lage op-resistentie en lage op-verlies hebben. Siliciumcarbide heeft een bandgap -breedte driemaal die van silicium, wat de lekstroom van siliciumcarbide -apparaten aanzienlijk vermindert in vergelijking met siliciumapparaten, waardoor het vermogensverlies wordt verlaagd. Siliciumcarbide-apparaten hebben geen stroomstaart tijdens het uitschakelproces, hebben lage schakelverliezen en verhogen de schakelfrequentie in praktische toepassingen aanzienlijk.

Volgens relevante gegevens is de op-resistentie van MOSFET's op basis van siliciumcarbide met dezelfde specificatie 1/200 van die van op siliconen gebaseerde MOSFET's, en hun grootte is 1/10 van die van op silicium gebaseerde MOSFET's. Voor omvormers van dezelfde specificatie is het totale energieverlies van het systeem met behulp van MOSFET's op basis van siliciumcarbide minder dan 1/4 in vergelijking met dat met behulp van siliconen-gebaseerde IGBT's.

Volgens de verschillen in elektrische eigenschappen kunnen siliciumcarbide-substraten in twee soorten worden ingedeeld: semi-insulerende siliciumcarbide-substraten en geleidende siliciumcarbide-substraten. Deze twee soorten substraten, daarnaepitaxiale groei, worden respectievelijk gebruikt om discrete apparaten zoals stroomapparaten en radiofrequentieapparaten te produceren. Onder hen worden semi-insulerende siliciumcarbide-substraten voornamelijk gebruikt bij de productie van Gallium-nitride RF-apparaten, opto-elektronische apparaten, enz. Door het kweken van galliumnitride-epitaxiale lagen op semi-insulerende siliciumcarbide-substraten, kan siliciumcarbide-nitride Epitaxial wafels worden gefabriceerd, die verder kunnen worden gemaakt in galliumnitride RF-randwieltjes zoals hem in galie-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-ritride-rit-ritride-ritrische wafels kunnen worden gefabriceerd. Geleidende siliciumcarbide -substraten worden voornamelijk gebruikt bij de productie van stroomapparaten. In tegenstelling tot het traditionele productieproces van siliciummachtapparaten, kunnen siliciumcarbide -stroomapparaten niet direct worden gefabriceerd op siliciumcarbide -substraten. In plaats daarvan moet een siliciumcarbide -epitaxiale laag op een geleidend substraat worden gekweekt om een ​​siliciumcarbide -epitaxiale wafer te verkrijgen, en vervolgens kunnen Schottky -diodes, MOSFET's, IGBT's en andere stroomapparaten worden vervaardigd op de epitaxiale laag.