Vantagens da pastilha de carboneto de silício

A pastilha de carboneto de silício é um substrato semicondutor inovador com muitas vantagens em relação ao silício tradicional. Desde a revolução da eletrónica de potência até ao fornecimento de sistemas de comunicação de velocidade ultra elevada, o carboneto de silício promete trazer mudanças revolucionárias numa série de tecnologias e indústrias.

O SiC resiste bem a altas temperaturas e tensões, o que o torna um material essencial para semicondutores de potência, células fotovoltaicas e infra-estruturas de carregamento de veículos eléctricos. Infelizmente, a sua dureza exige ferramentas especiais para o seu corte.

Elevada condutividade térmica

As bolachas de carboneto de silício são componentes essenciais da eletrónica de potência devido à sua excecional condutividade térmica e capacidade de dispersar eficazmente o calor durante o funcionamento, permitindo que os dispositivos funcionem mesmo em condições adversas sem degradação do desempenho.

O grande intervalo de banda do carboneto de silício dificulta a passagem dos electrões das suas bandas de valência para as suas bandas de condução, ajudando a evitar fugas em aplicações de alta tensão e evitando fugas térmicas. Além disso, a sua resistência à oxidação e inércia química fazem dele uma excelente escolha de material para muitas aplicações de semicondutores a alta temperatura.

O carboneto de silício possui um baixo coeficiente de expansão térmica, o que significa que a sua expansão ou contração durante as mudanças de calor ou frio não se altera significativamente, ajudando a reduzir o stress causado por gradientes de temperatura que poderiam resultar em fissuras ou dispositivos fracturados, permitindo também que mais transístores caibam numa bolacha - ambas caraterísticas importantes para melhorar a fiabilidade da produção de chips.

Baixo coeficiente de expansão térmica

O carboneto de silício apresenta um baixo coeficiente de expansão térmica, o que significa que não se expande ou contrai de forma significativa quando as temperaturas mudam, tornando-o um material ideal para aplicações que requerem elevados graus de estabilidade, como telemóveis e outros dispositivos electrónicos. Além disso, o carboneto de silício pode suportar temperaturas extremas e resistir a ataques químicos.

A borracha de silicone de qualidade alimentar não só é segura do ponto de vista toxicológico, como também pode ser utilizada na produção alimentar. Além disso, as suas várias utilizações vão desde revestimentos refractários e componentes de isolamento para fornos industriais até rolamentos de fricção e vedantes mecânicos em sistemas de tubagens.

Os fabricantes produzem bolachas de carboneto de silício cúbico aquecendo areia de sílica com coque de petróleo ou outra fonte de carbono a altas temperaturas num forno “Acheson” aberto, produzindo carboneto de silício cristalino verde ou preto de elevada pureza. Alguns fabricantes também utilizam a deposição química de vapor para produzir carboneto de silício cúbico; ambos os métodos consomem grandes quantidades de energia e de equipamento.

Elevada dureza

O carboneto de silício é conhecido por ser extremamente resiliente e resistente ao choque térmico, o que significa que as mudanças bruscas de temperatura não o racham nem provocam quebras ou fracturas súbitas. Este facto faz do carboneto de silício uma excelente escolha de material para dispositivos que requerem uma elevada resistência contra danos, como os semicondutores de potência; além disso, apresenta uma menor resistência à ligação e uma carga total da porta, o que permite velocidades de comutação mais rápidas com maior eficiência.

O carboneto de silício é produzido a partir da combinação de silício e carbono, e pode assumir várias estruturas cristalinas. O carboneto de silício alfa tem a utilização mais generalizada, uma vez que a sua estrutura cristalina hexagonal imita a Wurtzite. A modificação beta com a sua estrutura cristalina de zinco blenda pode ser menos prevalecente, mas ainda tem várias aplicações.

Os substratos de carboneto de silício são necessários para o fabrico de muitos dispositivos semicondutores sofisticados e devem ser preparados adequadamente para facilitar o crescimento epitaxial com elevados níveis de precisão e consistência. Para realizar esta tarefa, utiliza-se uma lama de polimento à base de diamante e uma almofada de polimento que corresponde a ferramentas específicas instaladas nas instalações dos clientes para o crescimento epitaxial.

Elevada resistência ao choque térmico

As bolachas de carboneto de silício oferecem uma resistência excecional ao choque térmico com a sua condutividade térmica superior e baixa expansão, tornando-as adequadas para suportar temperaturas que atingem valores extremamente elevados sem perderem força. As suas propriedades tornam-nas adequadas para utilização como suportes de tabuleiros de bolachas ou pás em fornos eléctricos, sendo mesmo resistentes a ácidos ou sais fundidos.

O carboneto de silício é uma escolha de material cada vez mais popular para ferramentas abrasivas, como discos de corte e mós, devido à sua durabilidade contra a corrosão, a abrasão e a erosão. As fundições utilizam cadinhos de carboneto de silício para fundir metais em fundições; as suas propriedades físicas, bem como as excepcionais propriedades electrónicas, tornam-no um candidato adequado para dispositivos de potência.

Quando se compram bolachas de carboneto de silício, é fundamental avaliar a morfologia dos cristais e a densidade dos defeitos, uma vez que isso terá impacto no desempenho do dispositivo. Além disso, a seleção de um processo de dopagem eficaz para as propriedades eléctricas desejadas não deve ser descurada.