Предимства на силициево-карбидните пластини

Пластината от силициев карбид е иновативен полупроводников субстрат с много предимства пред традиционния силиций. Силициевият карбид обещава да доведе до революционни промени в редица технологии и индустрии - от революция в силовата електроника до осигуряване на свръхвисокоскоростни комуникационни системи.

SiC издържа добре на високи температури и напрежения, което го прави основен материал за силови полупроводници, фотоволтаични клетки и инфраструктура за зареждане на електрически превозни средства. За съжаление, неговата твърдост налага използването на специални инструменти за рязане.

Висока топлопроводимост

Пластините от силициев карбид са основни компоненти на силовата електроника поради изключителната си топлопроводимост и способността си да разсейват ефективно топлината по време на работа, което позволява на устройствата да работят дори в тежки условия без влошаване на производителността.

Широката разделителна ивица на силициевия карбид затруднява преминаването на електрони от валентните ленти в лентите на проводимост, което спомага за предотвратяване на течове при приложения с високо напрежение и предотвратява термогенни течове. Освен това неговата устойчивост на окисляване и химическа инертност го правят отличен избор на материал за много високотемпературни полупроводникови приложения.

Силициевият карбид се отличава с нисък коефициент на термично разширение, което означава, че разширението или свиването му при промени в температурата или студа не се променя значително, което спомага за намаляване на напрежението, причинено от температурните градиенти, които биха могли да доведат до напукване или счупване на устройствата, като същевременно позволява поставянето на повече транзистори на една пластинка - и двете важни характеристики за подобряване на надеждността на производството на чипове.

Нисък коефициент на термично разширение

Силициевият карбид има нисък коефициент на термично разширение, което означава, че не се разширява или свива толкова значително при промяна на температурата, което го прави идеален материал за приложения, изискващи висока степен на стабилност, като например мобилни телефони и други електронни устройства. Освен това силициевият карбид може да издържа на екстремни температури, като същевременно е устойчив на химически атаки.

Силиконовият каучук за хранителни цели е не само нетоксичен, но може да се използва и в производството на храни. Освен това разнообразните му приложения варират от огнеупорни облицовки и изолационни компоненти за промишлени пещи до фрикционни лагери и механични уплътнения в тръбни системи.

Производителите произвеждат кубични пластини от силициев карбид чрез нагряване на кварцов пясък с петролен кокс или друг източник на въглерод до високи температури в открита пещ "Ачесън", при което се получава зелен или черен кристален силициев карбид с висока чистота. Някои производители използват и химическо отлагане на пари, за да произвеждат кубичен силициев карбид; и при двата метода се изразходват огромни количества енергия и оборудване.

Висока твърдост

Известно е, че силициевият карбид е изключително еластичен и устойчив на термичен шок, което означава, че резките температурни промени не го напукват и не водят до внезапни счупвания или фрактури. Това прави силициевия карбид отличен избор на материал за устройства, изискващи висока устойчивост срещу повреди, като например силови полупроводници; освен това той се отличава с по-ниско съпротивление при включване и общ заряд на гейта, което позволява по-високи скорости на превключване с по-голяма ефективност.

Силициевият карбид се получава от комбинирането на силиций и въглерод и може да приема различни кристални структури. Алфа силициевият карбид има най-широко приложение, тъй като неговата хексагонална кристална структура имитира Вурцит. Бета модификацията с нейната кристална структура на цинков бленд може би е по-малко разпространена, но все пак има няколко приложения.

Подложките от силициев карбид са необходими за производството на много сложни полупроводникови устройства и трябва да бъдат подготвени по подходящ начин, за да се улесни епитаксиалният растеж с висока степен на точност и последователност. За да се изпълни тази задача, за епитаксиален растеж се използват полираща суспензия на диамантена основа и полираща подложка, която съответства на специфичните инструменти, инсталирани в съоръженията на клиентите.

Висока устойчивост на термичен шок

Плочите от силициев карбид предлагат изключителна устойчивост на термичен шок благодарение на отличната си топлопроводимост и ниското си разширение, което ги прави подходящи за издържане на температури, достигащи изключително високи стойности, без да губят здравина. Свойствата им ги правят подходящи за използване като опори за подложки за вафли или гребла в електрически пещи и са устойчиви дори на киселини или разтопени соли.

Силициевият карбид е все по-популярен материал за абразивни инструменти, като режещи дискове и шлифовъчни дискове, поради своята издръжливост на корозия, абразия и ерозия. Леярните използват тигли от силициев карбид за топене на метали в леярните; физическите му свойства, както и изключителните му електронни свойства го правят подходящ кандидат за енергийни устройства.

При закупуване на пластини от силициев карбид е изключително важно да се оцени тяхната кристална морфология и плътност на дефектите, тъй като това ще повлияе на работата на устройството. Освен това не бива да се пренебрегва изборът на ефективен процес на легиране за постигане на желаните електрически свойства.