Vad är tredje generationens halvledarindustri?

Halvledarmaterial kan klassificeras i tre generationer i kronologisk ordning. Den första generationen består av vanliga elementära material som germanium och kisel, som kännetecknas av bekväm växling och används vanligtvis i integrerade kretsar. Andra generationens sammansatta halvledare såsom galliumarsenid och indiumfosfid används huvudsakligen i självlysande och kommunikationsmaterial. Tredje generationens halvledare inkluderar främst sammansatta halvledare somkiselkarbidoch galliumnitrid, såväl som specialelement som diamant. Med sina utmärkta fysiska och kemiska egenskaper appliceras gradvis kiselkarbidmaterial i fälten för kraft- och radiofrekvensanordningar.

Tredje generationens halvledare har bättre tål spänning och är idealiska material för högeffekt. Tredje generationens halvledare består huvudsakligen av kiselkarbid- och galliumnitridmaterial. Bandgap -bredden på SIC är 3,2EV, och GAN är 3,4EV, vilket långt överskrider bandgapbredden för SI vid 1.12ev. Eftersom tredje generationens halvledare i allmänhet har ett bredare bandgap, har de bättre spänningsmotstånd och värmebeständighet och används ofta i högeffektiva enheter. Bland dem har Silicon Carbide gradvis inlett storskalig applikation. Inom kraftanordningen har kiselkarbiddioder och MOSFET: er påbörjat kommersiell tillämpning.

Kraftanordningar tillverkade med kiselkarbid eftersom underlaget har fler fördelar i prestanda jämfört med kiselbaserade kraftanordningar: (1) starkare högspänningsegenskaper. Den elektriska fältstyrkan i kiselkarbiden är mer än tio gånger den hos kisel, vilket gör högspänningsmotståndet hos kiselkarbidanordningar betydligt högre än för samma kiselanordningar. (2) Bättre högtemperaturegenskaper. Kiselkarbid har en högre värmeledningsförmåga än kisel, vilket gör det lättare för anordningar att sprida värme och möjliggöra en högre ultimat driftstemperatur. Högtemperaturmotstånd kan avsevärt öka effektdensiteten och samtidigt minska kraven för värmespridningssystemet, vilket gör terminalen lättare och mindre. (3) lägre energiförlust. Kiselkarbid har en mättnadselektrondrifthastighet dubbelt så stor som kisel, vilket gör att kiselkarbidanordningar har extremt låg motståndskraft och låg på förlust. Kiselkarbid har en bandgapbredd tre gånger den hos kisel, vilket avsevärt reducerar läckströmmen för kiselkarbidanordningar jämfört med kiselanordningar och därmed sänker kraftförlusten. Kiselkarbidanordningar har inte aktuell skräddarsydd under avstängningsprocessen, har låga omkopplingsförluster och ökar växlingsfrekvensen avsevärt i praktiska tillämpningar.

Enligt relevanta data är motståndet hos kiselkarbidbaserade MOSFET: er med samma specifikation 1/200 av den för kiselbaserade MOSFET: er, och deras storlek är 1/10 av den för kiselbaserade MOSFET: er. För inverterare med samma specifikation är den totala energiförlusten för systemet med kiselkarbidbaserade MOSFETS mindre än 1/4 jämfört med den med användning av kiselbaserade IGBT: er.

Enligt skillnaderna i elektriska egenskaper kan kiselkarbidunderlag klassificeras i två typer: semi-isolerande kiselkarbidunderlag och ledande kiselkarbidunderlag. Dessa två typer av substrat, efterepitaxiell tillväxt, används för att tillverka diskreta enheter som kraftenheter och radiofrekvensenheter. Among them, semi-insulating silicon carbide substrates are mainly used in the manufacturing of gallium nitride RF devices, optoelectronic devices, etc. By growing gallium nitride epitaxial layers on semi-insulating silicon carbide substrates, silicon carbide-based gallium nitride epitaxial wafers can be fabricated, which can be further made into gallium nitride RF devices such as HEMT. Ledande kiselkarbidunderlag används huvudsakligen vid tillverkning av kraftanordningar. Till skillnad från den traditionella tillverkningsprocessen för kiselkraftsanordningar kan inte kiselkarbidkraftsanordningar inte direkt tillverkas på kiselkarbidunderlag. Istället måste ett kiselkarbid -epitaxialt skikt odlas på ett ledande underlag för att erhålla en kiselkarbid -epitaxial skiva, och sedan kan Schottky -dioder, MOSFET: er, IGBT och andra kraftanordningar tillverkas på epitaxialskiktet.