Polprevodniška naprava je jedro sodobne industrijske strojne opreme, ki se pogosto uporablja v računalnikih, potrošniški elektroniki, omrežnih komunikacijah, avtomobilski elektroniki in drugih področjih jedra, polprevodniška industrija je v glavnem sestavljena iz štirih osnovnih komponent: integriranih vezij, optoelektronskih naprav, diskretna naprava, senzor, ki predstavlja več kot 80 % integriranih vezij, zato je pogosto enakovredna polprevodniku in integriranemu vezju.
Integrirano vezje je glede na kategorijo izdelkov v glavnem razdeljeno v štiri kategorije: mikroprocesor, pomnilnik, logične naprave, deli simulatorja. Vendar pa z nenehnim širjenjem področja uporabe polprevodniških naprav številne posebne priložnosti zahtevajo, da se polprevodniki lahko držijo uporabe visoke temperature, močnega sevanja, visoke moči in drugih okolij, ne poškodujejo, prve in druge generacije polprevodniški materiali so nemočni, zato je nastala tretja generacija polprevodniških materialov.
Trenutno predstavljajo polprevodniški materiali s široko pasovno vrzeljosilicijev karbid(SiC), galijev nitrid (GaN), cinkov oksid (ZnO), diamant, aluminijev nitrid (AlN) zasedajo prevladujoč trg z večjimi prednostmi, skupaj imenovani polprevodniški materiali tretje generacije. Tretja generacija polprevodniških materialov s širšo širino pasovne vrzeli, večjo razgradnjo električnega polja, toplotno prevodnostjo, elektronsko nasičeno hitrostjo in višjo sposobnostjo odpornosti proti sevanju, bolj primerna za izdelavo naprav z visoko temperaturo, visoko frekvenco, odpornostjo na sevanje in visoko močjo , običajno znani kot polprevodniški materiali s širokim pasovnim razmakom (širina prepovedanega pasu je večja od 2,2 eV), imenovani tudi visokotemperaturni polprevodniški materiali. Glede na trenutne raziskave polprevodniških materialov in naprav tretje generacije so polprevodniški materiali iz silicijevega karbida in galijevega nitrida bolj zreli intehnologija silicijevega karbidaje najbolj zrel, medtem ko so raziskave cinkovega oksida, diamanta, aluminijevega nitrida in drugih materialov še v začetni fazi.
Materiali in njihove lastnosti:
Silicijev karbidmaterial, ki se pogosto uporablja v keramičnih krogličnih ležajih, ventilih, polprevodniških materialih, žiroskopih, merilnih instrumentih, vesoljskih in drugih področjih, je postal nenadomestljiv material na številnih industrijskih področjih.
SiC je nekakšna naravna supermreža in tipičen homogen politip. Obstaja več kot 200 (trenutno znanih) homotipskih politipskih družin zaradi razlike v zaporedju pakiranja med Si in C diatomskimi plastmi, kar vodi do različnih kristalnih struktur. Zato je SiC zelo primeren za novo generacijo substratnega materiala svetlečih diod (LED), elektronskih materialov visoke moči.
| značilnost | |
| fizična lastnina | Visoka trdota (3000 kg/mm), lahko reže rubin |
| Visoka odpornost proti obrabi, takoj za diamantom | |
| Toplotna prevodnost je 3-krat višja kot pri Si in 8-10-krat višja od GaAs. | |
| Toplotna stabilnost SiC je visoka in se pri atmosferskem tlaku ne tali | |
| Dobro odvajanje toplote je zelo pomembno za naprave z veliko močjo | |
|
kemična lastnost | Zelo močna odpornost proti koroziji, odporna na skoraj vse znane korozivne snovi pri sobni temperaturi |
| Površina SiC zlahka oksidira, da nastane tanka plast SiO, ki lahko prepreči njegovo nadaljnjo oksidacijo, v Nad 1700 ℃ se oksidni film stopi in hitro oksidira | |
| Pasovni razmik 4H-SIC in 6H-SIC je približno 3-krat večji od Si in 2-krat večji od GaAs: Intenzivnost razgradnega električnega polja je za red velikosti višja od Si, hitrost odnašanja elektronov pa je nasičena Dvainpolkrat Si. Pasovni razmik 4H-SIC je širši kot pri 6H-SIC |
Čas objave: 1. avgusta 2022