полупроводниковый карбид кремния

полупроводниковый карбид кремния,Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) стали важными элементами в мире электроники. Они обладают уникальными свойствами, которые открывают новые возможности для разработчиков электронных устройств. В этой статье мы подробно рассмотрим что такое полупроводники на основе карбида кремния, их преимущества и применение.

Что такое полупроводник?

Полупроводники представляют собой материалы, электропроводность которых находится между проводниками (например, медными проводами) и диэлектриками (такими как стекло). Проводимость полупроводников может меняться путем добавления определенных элементов, называемых примесями.

Силикон (Si) является примером чистого полупроводника, широко используемого в электронике. Германий (Ge) - еще один чистый полупроводник, который использовался в некоторых из самых ранних электронных устройств. Полупроводники также изготавливаются из соединений, включая арсенид галлия (GaAs), нитрид галлия (GaN), германий силикон (SiGe) и карбид кремния (SiC).

Где используются полупроводники?

Полупроводники применяются практически во всех электронных устройствах, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Они присутствуют во всем, начиная от вашего смартфона или планшета и заканчивая более мощными приложениями, такими как серверы и солнечные батареи.

Более конкретно, полупроводники являются ключевой частью компонентов, которые составляют электронные системы, включая интегральные схемы (ИС), диоды, транзисторы и МОП-транзисторы (металлл-окисло-полупроводниковые полевые транзисторы). Эти системы являются одними из многих строительных блоков, которые составляют электронные системы, и существование полупроводников делает все это возможным.

Карбид кремния в качестве полупроводника

Силикон, вероятно, самый популярный полупроводник в мире сегодня, но это не значит, что он всегда является лучшим выбором для электроники. Один из его основных конкурентов, карбид кремния, находится на передовой в области силовой электроники.

Силовая электроника используется практически в любом дизайне, который зависит от мощности, будь то преобразование солнечной энергии постоянного тока в переменный ток для вашего дома или регулирование энергии батареи в вашем гибридном электромобиле. Силовая электроника даже используется в преобразователях питания, которые вы используете во многих устройствах вокруг вашего дома.

Основным элементом силовой электроники является запрещенная зона, или энергетическая щель, полупроводника, которую он содержит. Когда у полупроводника высокий запрещенная зона, электроника, которая его использует, может быть меньше и работать намного быстрее и надежнее. Он также может функционировать при более высоких температурах, более высоких напряжениях и на более высоких частотах, чем другие полупроводники - и это относится к карбиду кремния. В то время как у силикона запрещенная зона около 1,12, у карбида кремния она составляет 3,26.

Силовая электроника, особенно МОП-транзисторы, должна выдерживать чрезвычайно высокие напряжения, которые называются критической прочностью на пробой. Карбид кремния предлагает значительно большую прочность на пробой, чем силикон, что означает, что он может выдерживать более высокие напряжения при меньшем размере и поддерживать большие блокирующие напряжения МОП-транзисторов.

полупроводниковый карбид кремния,Теплопроводность (которая связана с тем, как быстро полупроводник может избавиться от тепла, которое он генерирует) является еще одним важным свойством. Если полупроводник не эффективен в рассеивании тепла, это серьезно ограничивает рабочие напряжения и диапазоны температур, которые могут обрабатывать компоненты полупроводников.