Blog Ayrıntıları

İnsanlar bu kelimeyi duyduğundasilikon karbür, veyaSiC, aklınıza ilk gelen şey, silikon karbid öğütme tekerleği olabilir, yaygın olarak karborundum olarak bilinir.Silikon karbür uzun zamandır abrasiflerde yaygın olarak kullanılmaktadır, öğütme aletleri, ateşe dayanıklı malzemeler ve işlevsel seramikler.

Önceki makalede, silikon karbid kristallerinin “aşk taşları” olarak hikayesini tartıştık.yarı iletken malzemesi.

Yarım iletken nedir?

Yarım iletkenler, neredeyse her elektronik devrede temel bileşenlerdir.,Bir yarı iletkenin iletkenliği de çalışma sıcaklığına veya üretim sürecinde eklenen kirliliklere bağlı olarak değişebilir.

Malzemelerin elektrik iletkenliğine göre sınıflandırılması

Dikkatle bakıldığında, elektrik iletkenliğiEnerji bandı yapısıDolayısıyla, bir yarı iletkenin standart tanımı enerji bandlarının bakış açısından açıklanmalıdır.

Işınlayıcıların, yarı iletkenlerin ve yalıtıcıların enerji bant şemalarında gösterildiği gibi, bir iletkenin iletken bantı ve valans bantı üst üste gelir.Bantların alt yapıları arasındaki enerji farkı çok küçüktür., bu nedenle elektronları iletken bantına uyarmak ve yönlü bir elektrik akımı oluşturmak için dış bir elektrik alanı gibi sadece küçük bir miktar enerji gereklidir.

Buna karşılık, bir yarı iletkenin iletken bantı ve valans bantı arasında yasak bir bant veya bant boşluğu vardır.Elektronlar, iletkenlik bandına uyarılmak için bant boşluğundan daha büyük bir enerji almalıdır.Genel olarak, yarı iletkenlerin bant boşluğu 0 ila 6.5 eV arasında değişir. Bununla birlikte, yalıtkanlar genellikle 10 eV'den fazla olan çok büyük bir bant boşluğuna sahiptir.Bu da elektronların iletkenlik bandına girmesini zorlaştırır.Sonuç olarak, yalıtım cihazları kolayca elektrik geçirmez.

Bu, iletkenler ve yalıtıcılar arasında bulunan yarı iletkenlerin özel iletkenliğinin, enerji bant yapıları tarafından belirlendiğini göstermektedir.

Enerji bandı yapı şeması

Yarım iletkenler saf elementlerden yapılabilir, silikon ve germanyum en yaygın örneklerdir.silikon karbür (SiC)veGaliyum arsenür (GaAs).

İlk yarı iletken cihazlar çoğunlukla germanyumdan yapılmıştı. Daha sonra silikon en yaygın kullanılan yarı iletken malzemesi haline geldi.Silikonun fiziksel sınırlarına yavaş yavaş yaklaştı.Sonuç olarak, silikon için güçlü rakipler olarak yeni malzemeler ortaya çıkıyor ve silikon karbür bunların arasında en umut verici olanlardan biri.

Şimdi SiC'nin silikona kıyasla avantajlarına bakalım.

SiC'nin benzersiz yapısı üstün özelliklerini belirler

SiC, karbon atomlarından ve silikon atomlarından oluşan bir bileşik yarı iletken malzemedir.SiC4 veya CSi4 gibiBu yoğun yapıda, dört silikon atomu bir tetrahedron oluşturur ve bir karbon atomu merkezinde bulunur.

SiC'nin atomik yapısı

Bir malzemenin yapısı özelliklerini belirler ve özellikleri uygulamalarını belirler.SiC'nin mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklerini sağlayan tam olarak benzersiz atom yapısıdır..

Aşağıda, kritik parçalanma gücü, bant boşluğu ve termal iletkenlik de dahil olmak üzere SiC'nin birkaç önemli özelliği verilmiştir.

1Yüksek kritik parçalanma gücü

SiC çok yüksek bir kritik parçalanma dayanıklılığına sahiptir. Bu, aynı nominal voltajı korurken ve paketdeki yalıtım gereksinimlerini azaltırken daha yüksek voltajlara dayanabileceği anlamına gelir.Aynı zamanda bileşenlerin silikon ile mümkün olanlardan büyüklük derecesinde daha yüksek olabilecek engelleme voltajlarına ulaşmasına izin verir., paket boyutunu önemli ölçüde arttırmadan.

Resim kaynağı: İnternet

2Geniş Bant Arası

Bir yarı iletkenin en önemli özelliklerinden birienerji boşluğu, aynı zamandabant boşluğuBant boşluğu elektron volt veya eV olarak ölçülür, burada 1 eV yaklaşık 1.602 × 10−19 joule eşittir.

SiC'nin bant boşluğu yaklaşık3.26 eV, silikon ise yaklaşık1.12 eVSiC ile temsil edilen üçüncü nesil geniş bantlı yarı iletkenler, silikon ve GaAs gibi geleneksel yarı iletken malzemelerle karşılaştırıldığında, elektronik ürünleri,Özellikle güç elektronik cihazlarıBu, cihazları daha hızlı, daha küçük ve daha güvenilir hale getirir.

Resim kaynağı: İnternet

3Yüksek ısı iletkenliği

Termal iletkenlik, yarı iletken malzemelerin önemli bir özelliğidir.

Bu, iyi ısı iletkenliği olan malzemelerden yapılmış bileşenlerin daha küçük olmasına ve tüm sistemin ısı yönetimini geliştirmesine izin verir.430 W/m·K, silikon ise yaklaşık150 W/m·K.

Resim kaynağı: İnternet

Bir Yarım iletken olarak Silikon Karbid

SiC'nin ateşe dayanıklı malzemeler, abrasifler ve fonksiyonel seramikler de dahil olmak üzere birçok uygulamasını tartıştık.SiC'nin en heyecan verici uygulaması,MOSFET'lerveSchottky bariyer diyotları (SBD).

Yüksek parçalanma dayanıklılığı, geniş bant boşluğu ve mükemmel ısı iletkenliği sayesinde SiC, birçok zorlu uygulamada silikon, germanyum ve galyum arsenür gibi malzemeleri geçebilir.

Üretim teknolojileri olgunlaşmaya devam ettikçe, silikon karbid yarı iletken malzemeleri alanında umut verici yeni bir yıldız olarak hızla yükseliyor.