อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เป็นแกนหลักของอุปกรณ์เครื่องจักรอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า การสื่อสารผ่านเครือข่าย อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และพื้นที่อื่นๆ ที่เป็นแกนหลัก อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบพื้นฐาน 4 ส่วน ได้แก่ วงจรรวม อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์แยก เซ็นเซอร์ ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 80% ของวงจรรวม ซึ่งบ่อยครั้งและเทียบเท่ากับเซมิคอนดักเตอร์และวงจรรวม
วงจรรวมตามหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสี่ประเภท: ไมโครโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ อุปกรณ์ลอจิก ชิ้นส่วนจำลอง อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของขอบเขตการใช้งานอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โอกาสพิเศษต่างๆ มากมายต้องการให้เซมิคอนดักเตอร์สามารถยึดติดกับการใช้อุณหภูมิสูง การแผ่รังสีที่รุนแรง พลังงานสูง และสภาพแวดล้อมอื่นๆ โดยไม่เกิดความเสียหาย รุ่นแรกและรุ่นที่สองของ วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ไม่มีกำลัง ดังนั้น วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามจึงเกิดขึ้น
ปัจจุบันวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ช่องว่างแถบกว้างแสดงโดยซิลิคอนคาร์ไบด์(SiC), แกลเลียมไนไตรด์ (GaN), ซิงค์ออกไซด์ (ZnO), เพชร, อลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) ครองตลาดที่โดดเด่นและมีข้อได้เปรียบมากขึ้น เรียกรวมกันว่าเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่มีความกว้างของช่องว่างแถบกว้างขึ้น สนามไฟฟ้าที่พังทลาย ค่าการนำความร้อน อัตราอิ่มตัวทางอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น และความสามารถในการต้านทานรังสีที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับการทำอุณหภูมิสูง ความถี่สูง ความต้านทานต่อรังสีและอุปกรณ์กำลังสูง โดยทั่วไปเรียกว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ bandgap แบบกว้าง (ความกว้างของแถบที่ต้องห้ามมากกว่า 2.2 eV) หรือที่เรียกว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอุณหภูมิสูง จากการวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับวัสดุและอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์และแกลเลียมไนไตรด์มีความเป็นผู้ใหญ่มากขึ้น และเทคโนโลยีซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นผู้ใหญ่มากที่สุด ในขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับซิงค์ออกไซด์ เพชร อลูมิเนียมไนไตรด์ และวัสดุอื่นๆ ยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น
วัสดุและคุณสมบัติ：
ซิลิคอนคาร์ไบด์วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในตลับลูกปืนเซรามิก, วาล์ว, วัสดุเซมิคอนดักเตอร์, ไจโร, เครื่องมือวัด, การบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ ได้กลายเป็นวัสดุที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในสาขาอุตสาหกรรมหลายแห่ง
SiC เป็นซูเปอร์แลตทิซตามธรรมชาติชนิดหนึ่งและเป็นโพลีไทป์ที่เป็นเนื้อเดียวกันทั่วไป มีตระกูล polytypic แบบโฮโมไทปิกมากกว่า 200 ตระกูล (ที่รู้จักกันในปัจจุบัน) เนื่องจากความแตกต่างในลำดับการบรรจุระหว่างชั้นไดอะตอมมิก Si และ C ซึ่งนำไปสู่โครงสร้างผลึกที่แตกต่างกัน ดังนั้น SiC จึงเหมาะมากสำหรับวัสดุพื้นผิวไดโอดเปล่งแสง (LED) รุ่นใหม่ วัสดุอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง
| ลักษณะเฉพาะ | |
| ทรัพย์สินทางกายภาพ | มีความแข็งสูง (3000กก./มม.) สามารถตัดทับทิมได้ |
| ทนทานต่อการสึกหรอสูง รองจากเพชรเท่านั้น | |
| ค่าการนำความร้อนสูงกว่าของ Si 3 เท่าและสูงกว่า GaAs 8~10 เท่า | |
| ความเสถียรทางความร้อนของ SiC อยู่ในระดับสูง และเป็นไปไม่ได้ที่จะละลายที่ความดันบรรยากาศ | |
| ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับอุปกรณ์กำลังสูง | |
|
คุณสมบัติทางเคมี | ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก ทนทานต่อสารกัดกร่อนเกือบทุกชนิดที่อุณหภูมิห้อง |
| พื้นผิว SiC ออกซิไดซ์ได้ง่ายเพื่อสร้าง SiO ซึ่งเป็นชั้นบางๆ สามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติมได้ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,700°C ฟิล์มออกไซด์จะละลายและออกซิไดซ์อย่างรวดเร็ว | |
| bandgap ของ 4H-SIC และ 6H-SIC ประมาณ 3 เท่าของ Si และ 2 เท่าของ GaAs: ความเข้มของสนามไฟฟ้าพังทลายนั้นมีลำดับความสำคัญสูงกว่า Si และความเร็วดริฟท์ของอิเล็กตรอนจะอิ่มตัว สองเท่าครึ่งของศรี Bandgap ของ 4H-SIC นั้นกว้างกว่า Bandgap ของ 6H-SIC |
เวลาโพสต์: 01-01-2022