رقائق كربيد السيليكون مقابل رقائق السيليكون: شرح الاختلافات الرئيسية

تتمتع رقائق SiC بفجوة نطاق أكبر بثلاث مرات تقريبًا من السيليكون، ومجال انهيار أعلى بحوالي عشرة أضعاف، وموصلية حرارية أعلى مرتين إلى ثلاث مرات، لذا فهي تناسب أجهزة الطاقة ذات الجهد العالي ودرجة الحرارة العالية. رقائق السيليكون أرخص بكثير، ومتوفرة بأقطار أكبر مع عيوب أقل، وتظل المعيار القياسي للمنطق والذاكرة وأجهزة الاستشعار ومعظم الإلكترونيات العامة.

مقارنة سريعة

القيم هي أرقام كتابية نموذجية وتختلف باختلاف المنشطات ودرجة الحرارة وطريقة القياس.

التركيب البلوري والأنواع المتعددة

يحتوي السيليكون على بنية بلورية واحدة. يحتوي كربيد السيليكون على العديد من الأنواع المتعددة، وهي عبارة عن تسلسلات تكديس مختلفة لنفس طبقات Si-C. الاثنان المستخدمان للرقائق هما4H-كربيد، المعيار لأجهزة الطاقة، و6H-كربيد، مع فجوة نطاق تبلغ حوالي 3.0 فولت، تستخدم في بعض تطبيقات الأبحاث وأجهزة الاستشعار والركيزة. 3C-SiC هو مكعب ذو فجوة نطاق تبلغ حوالي 2.36 فولت ولكنه ليس شائعًا كرقاقة كبيرة الحجم.

فجوة النطاق ومجال الانهيار

تعني فجوة النطاق الواسعة لـ SiC عددًا أقل بكثير من الموجات الحاملة المولدة حرارياً، لذلك يظل التسرب منخفضًا عند درجات الحرارة حيث تتوقف أجهزة السيليكون عن العمل بشكل جيد. يسمح المجال الحرج الأعلى لجهاز SiC بحظر نفس الجهد بطبقة انجراف تبلغ سماكتها حوالي عُشرها وأكثر تخديرًا. يؤدي ذلك إلى تقليل المقاومة، ولهذا السبب يتم استخدام دوائر SiC MOSFET وثنائيات Schottky عند 650 فولت و1200 فولت وما فوق في محولات EV وأجهزة الشحن المدمجة ومحولات الطاقة الشمسية والمحركات الصناعية.

الموصلية الحرارية

يقوم SiC بنقل الحرارة خارج الجهاز بشكل أفضل مرتين إلى ثلاث مرات من السيليكون. إلى جانب القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية، يتيح ذلك للمصممين استخدام مشتتات حرارية أصغر أو كثافة طاقة أعلى.

تنقل الناقل

هذا هو أحد المجالات التي يفوز فيها السيليكون. تكون حركة الإلكترون بالجملة في السيليكون أعلى مما هي عليه في 4H-SiC، و6H-SiC أقل على طول المحور c. إن حركة القناة في SiC MOSFETs محدودة أيضًا بواجهة SiC / SiO2. بالنسبة لمنطق الجهد المنخفض، السيليكون هو المادة الأفضل.

التصنيع والتكلفة

تتم زراعة السيليكون من الذوبان باستخدام طريقة Czochralski أو طريقة المنطقة العائمة، والتي تنتج بلورات كبيرة خالية من التفكك تقريبًا بسرعة. لا يذوب كربيد السيليكون عند الضغط العادي، لذلك يتم زراعته عن طريق نقل البخار الفيزيائي (التسامي) عند درجات حرارة أعلى من 2000 درجة مئوية. النمو بطيء، الكرات قصيرة ويجب التحكم في العيوب مثل الأنابيب الدقيقة وخلع المستوى القاعدي. يعتبر SiC أيضًا صعبًا جدًا، لذا فإن التقطيع والطحن والتلميع CMP يستغرق وقتًا أطول ويؤدي إلى تآكل الأدوات بشكل أسرع. ونتيجة لذلك، تكلف رقاقة السيليكون عدة مرات أكثر من رقاقة السيليكون التي لها نفس القطر.

ما هي الرقاقة التي يجب أن تستخدمها؟

اختر رقائق السيليكون

• منطق CMOS والذاكرة والدوائر المرحلية ذات الإشارات المختلطة
• MEMS وأجهزة الاستشعار وأجهزة الكشف الضوئي للضوء المرئي
• أجهزة الطاقة ذات الجهد المنخفض والمتوسط ​​وIGBTs
• رقائق الاختبار والدمية وتطوير العمليات

اختر رقائق SiC لـ

• الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة للطاقة ذات الجهد العالي وثنائيات شوتكي
• الالكترونيات ذات درجة الحرارة العالية والبيئة القاسية
• ركائز شبه عازلة لأجهزة GaN RF
• بحث حول المواد ذات فجوة الحزمة الواسعة

ملكنارقاقة السيليكونوتغطي نطاقات SiC كليهما. إذا لم تكن متأكدًا من المادة التي تناسب عمليتك، فأرسل لنا نوع الجهاز والجهد المستهدف.

التعليمات

هل سيحل SiC محل السيليكون؟كلا، تشارك شركة SiC في إلكترونيات الطاقة ذات الجهد العالي، لكن السيليكون يظل أرخص وأفضل للمنطق والذاكرة ومعظم الرقائق الأخرى.

لماذا تعتبر رقائق SiC باهظة الثمن؟يكون نمو البلورات عن طريق التسامي بطيئًا ومعرضًا للعيوب، ومن الصعب جدًا تقطيع المادة وصقلها، لذا فإن الإنتاجية والإنتاجية أقل بكثير من السيليكون.

هل يمكن تشغيل رقائق SiC في مصنع السيليكون؟جزئيا. يمكن للعديد من الأدوات التعامل مع SiC، لكن SiC يحتاج إلى تنشيط الغرسة بدرجة حرارة عالية وخطوات مختلفة للحفر والأكسدة، وقد تؤدي شفافيته إلى إرباك بعض أجهزة الاستشعار التي تتعامل مع الرقاقة.