Главная / Сервисы / знание / 5. Технология карбида кремния
5. Технология карбида кремния

категории

Рекомендуемые продукты

последние новости

  • 5-6-4-1-1 сильные шоттки силовые выпрямители.

    2018-01-08

    4h-sic power schottky диоды (с номинальным напряжением блокировки до 1200 v и номинальными токами в состоянии до 20 a на момент написания) теперь доступны в продаже. базовая структура этих униполярных диодов представляет собой анодный контакт с монокристаллическим анодом на основе относительно тонкого (примерно порядка 10 мкм) слегка легированного n-легированного гомоэпитаксиального слоя, выращенного на гораздо более толстой (около 200-300 мкм) низкоомная 4-сильная подложка n-типа (осевая ось 8 °, как описано в разделе 5.4.4.2) с металлической контактной контактной поверхностью. защитные кольцевые структуры (обычно импланты типа p) обычно используются для минимизации эффектов электрического поля, возникающих вокруг краев анодного контакта. пассивация и упаковка пасты предотвращают появление перегрева дуги / поверхности, вредных для надежной работы устройства. Основным применением этих устройств на сегодняшний день являются источники питания с коммутационным режимом, где (в соответствии с обсуждением в разделе 5.3.2) более быстрое переключение выпрямителя SOT с меньшими потерями мощности позволило повысить частоту работы и сжатие конденсаторов, катушек индуктивности и общий размер и вес блока питания. в частности, эффективное отсутствие хранения носителей из-за неосновных носителей позволяет униполярным сиксовым устройствам отключиться намного быстрее, чем кремниевые выпрямители (которые должны быть pn-переходными диодами, превышающими блокировку ~ 200 В), которые должны рассеивать впрыскиваемые энергии заряда нон-носителя при выключении , даже несмотря на то, что стоимость компонентов SIC-выпрямителей была выше, чем конкурирующие кремниевые выпрямители, тем не менее достигается общая стоимость системы с более низким энергопотреблением с полезными преимуществами. следует отметить, однако, что изменения в конструкции схемы иногда необходимы для лучшего улучшения возможностей схемы с приемлемой надежностью при замене кремния на sic-компоненты. как обсуждается в разделе 5.4.5, качество sic-материала в настоящее время ограничивает номинальные значения тока и напряжения сильных диодов Шоттки. при высоком прямом смещении токовая проводимость шотки диода в основном ограничивается последовательным сопротивлением слаболегированного блокирующего слоя. тот факт, что это сопротивление серии увеличивается с температурой (из-за уменьшения подвижности носителей эпилятора) приводит к уравновешиванию высоких токов вперед через каждый диод, когда несколько шотетных диодов параллельны, чтобы обрабатывать более высокие номинальные токовые состояния....

  • 5-6-4-1-2 биполярные и гибридные выпрямители мощности

    2018-01-08

    для применений с более высоким напряжением биполярный перенос заряда несущей несущей (т. е. модуляция проводимости) должен позволять сик-pn-диодам переносить более высокие плотности тока, чем униполярные диоды Шоттки, чьи области дрейфа проводят исключительно с использованием мажоритарных носителей допанта. в соответствии с опытом кремниевого выпрямителя, обратная утечка, связанная с генерацией pn-перехода, как правило, меньше, чем обратная утечка диоксида диоксида титана. как и в случае биполярных устройств с силиконом, воспроизводимое управление временем жизни неосновных носителей будет иметь важное значение для оптимизации коэффициентов производительности по току плотности тока по сравнению с ситуационными коэффициентами плотности тока в биполярных устройствах для конкретных приложений. возможное сокращение срока службы носителей путем введения преднамеренной примеси и введения радиационно-индуцированных дефектов представляется возможным. Однако, способность получать последовательно длительные периоды жизни меньших носителей (выше микросекунды) оказалась несколько неуловимой на момент написания этой статьи, что указывает на необходимость дальнейшего совершенствования процессов роста sic-материала, чтобы реализовать весь потенциал биполярных силовых выпрямителей. на момент написания этой статьи, биполярные силовые выпрямители еще не коммерчески доступны. плохая электрическая надежность, вызванная электрическим возбуждением 4h-sic эпитаксиальных слоёв, вызванных дефектами дислокации базальной плоскости (таблица 5.2), эффективно предотвращала согласованные усилия по коммерциализации 4-сильных pn-переходных диодов в конце 1990-х годов. в частности, биполярная электронно-дырочная рекомбинация, которая возникает в смежных по прямой pn-переходах, увеличивала распад штабелирования в 4-сильном блокирующем слое, образуя расширяющуюся квантовую яму (на основе более узкой запрещенной зоны 3c-sic), которая эффективно ухудшает транспорт (диффузия ) неосновных носителей через слаболегированный блокирующий слой. в результате, прямое напряжение 4h-sic pn выпрямителей, требуемое для поддержания номинального тока в постоянном токе, непредсказуемо и нежелательно с течением времени увеличивается. как обсуждалось в разделе 5.4.5, исследования по пониманию и преодолению этой проблемы, вызванной дефектами материала, достигли важного прогресса, так что, надеюсь, в течение нескольких лет могут быть коммерциализированы силовые устройства биполярной энергии. недостатком широкой запрещенной зоны sic является то, что она требует больших напряжений прямого смещения для достижения «колена» диода, в котором начинает протекать значительный ток на штате. в свою очередь, более высокое напряжение колена может привести к нежелательному увеличению рассеиваемой мощности в состоянии. однако преимущества 100 × уменьшают сопротивление области дрейфа и значительно более быстрое динамическое переключение должны значительно преодолевать недостатки неустойчивого коленного напряжения в боль...

  • 5-6-4-2 силовые высокомощные переключающие транзисторы

    2018-01-08

    три терминальных выключателя питания, которые используют сигналы малого привода для управления большими напряжениями и токами (т. е. силовые транзисторы), также являются критическими строительными блоками высокомощных схем преобразования. однако на момент написания этой статьи силовые высокомощные переключающие транзисторы еще не коммерчески доступны для полезного использования в цепях энергосистемы. а также обобщены в ссылках 134, 135, 172, 180 и 186-188, в последние годы были созданы прототипы различных улучшающих трехконечных силовых выключателей. нынешнее отсутствие коммерческих транзисторов с переключением питания в значительной степени связано с несколькими технологическими трудностями, обсуждаемыми в других разделах этой главы. например, все мощные полупроводниковые транзисторы содержат высокопольные соединения, ответственные за блокировку тока в выключенном состоянии. поэтому на сильные мощные транзисторы также влияют ограничения на производительность, вызванные дефектами кристаллического кристалла на диодных выпрямителях (разделы 5.4.5 и 5.6.4.1). Кроме того, производительность и надежность затворов полевых эффектов mos-интерфейса инверсионного канала (например, mosfets, igbts и т. д.) были ограничены плохими подвижными каналами инверсии и сомнительной надежностью затвора-изолятора, обсуждаемой в разделе 5.5.5. чтобы избежать этих проблем, были созданы прототипы для использования в качестве транзисторов с переключением мощности, а также структуры устройства, которые не полагаются на высококачественные изоляторы затвора, такие как mesfet, jfet, bjt и истощающий канал. однако эти другие топологии устройств налагают нестандартные требования к конструкции схемы энергосистемы, которые делают их непривлекательными по сравнению с кремниевыми инверсионными канальными МОП-транзисторами и igbts. в частности, силовые МОП-транзисторы и igbts чрезвычайно популярны в силовых схемах, главным образом потому, что их затворы затвора хорошо изолированы от проводящего силового канала, требуют небольшой мощности сигнала возбуждения, а устройства «обычно отключены», поскольку ток отсутствует когда ворота непредвиденны при 0 v. тот факт, что другой топологии устройств не имеют одного или нескольких из этих высококонкурентных аспектов, способствовавших неспособности устройств на основе SIC выгодно заменить кремниевые MOSFET и igbts в приложениях с энергосистемой. как обсуждалось в разделе 5.5.5, продолжили существенные улучшения в технологии 4h-sic mosfet, мы надеемся, вскоре вскоре приведут к коммерциализации 4-сильных МОП-транзисторов. в то же время выгодное переключение высокого напряжения путем сопряжения высоковольтного sic-jfet с мощными МОП-транзисторами с низким напряжением в единый модуль, похоже, приближается к практической коммерциализации. были разработаны прототипы многочисленных конструкций для фицевых каналов с боковым и вертикальным каналами, в том числе дефолтного канала (т. е. погребенного или легированного канала), мосфетов, jfets и mesfets. ...

  • 5-6-5 sic микроэлектромеханические системы (мембраны) и датчики

    2018-01-08

    как описано в главе hesketh о микромашинстве в этой книге, развитие и использование мембран, основанных на кремнии, продолжает расширяться. в то время как в предыдущих разделах этой главы основное внимание уделяется использованию sic для традиционных полупроводниковых электронных устройств, ожидается, что sic также будет играть значительную роль в новых приложениях mems. sic обладает отличными механическими свойствами, которые устраняют некоторые недостатки мембран на основе кремния, такие как экстремальная твердость и снижение механического износа при низком трении, а также отличная химическая инертность к агрессивным средам. например, sics проверяется превосходная долговечность, позволяющая долговременной работе электрических микромоторов и источников энергии генерации микроструйных двигателей, где механические свойства кремния оказываются недостаточными. к сожалению, те же свойства, которые делают кремний более прочным, чем кремний, также затрудняют микромашину. подходы к изготовлению структур мембран жесткой среды в результатах sic и prototype sic-mems, полученные на сегодняшний день, рассмотрены в ссылках 124 и 190. Неспособность выполнить тонкоизмельченное травление монокристаллических 4h- и 6h-sic с влажными химикатами (раздел 5.5.4) затрудняет микромашину этого электронного класса. поэтому большая часть sic micromachining до настоящего времени была реализована в электрически более низком гетероэпитаксиальном 3c-sic и поликристаллическом sic, нанесенном на кремниевые пластины. вариации объемной микромашинки, микромашинки на поверхности и методы микроволокна были использованы для изготовления широкого спектра микромеханических структур, включая резонаторы и микромоторы. стандартизованный механизм литья под давлением на основе кремниевой пластины, который позволяет пользователям реализовать свои собственные специализированные устройства с микропроцессором, ориентированные на конкретные приложения, при совместном использовании пространства для плат и стоимости с другими пользователями, является коммерчески доступным. для приложений, требующих высокотемпературной электроники с низким уровнем утечки, невозможно с помощью сильных слоев, нанесенных на кремний (включая высокотемпературные транзисторы, как обсуждается в разделе 5.6.2), концепции интеграции гораздо более эффективной электроники с мембранами на 4h / 6h sic waafers также были предложены эпиляторы. например, датчики давления, разработанные для использования в областях с более высокой температурой реактивных двигателей, реализованы в 6h-sic, в основном из-за того, что для достижения надлежащей работы датчика требуется утечка с низким разрывом. также разрабатывается встроенная интегральная транзисторная электроника 4h / 6h, которая благотворно влияет на формирование сигнала в высокотемпературном зонде. со всеми микромеханическими датчиками очень важно упаковать датчик таким образом, чтобы минимизировать наложение термомеханических наведенных напряжений (которые возникают из-за несоответс...

  • 5-7 будущее sic

    2018-01-08

    можно с уверенностью предсказать, что sic никогда не вытеснит кремний в качестве доминирующего полупроводника, используемого для производства подавляющего большинства электронных чипов в мире, которые представляют собой в основном низковольтные цифровые и аналоговые микросхемы, предназначенные для работы в обычных людских средах (компьютеры, сотовые телефоны , и т.д.). sic будет использоваться только тогда, когда существенные преимущества могут быть реализованы благодаря способности sic расширять оболочку мощных и высокотемпературных рабочих условий, таких как приложения, описанные в разделе 5.3. возможно, единственной основной областью применения, где sic может существенно заменить сегодняшнее использование кремния, является область дискретных силовых устройств, используемых в преобразовании мощности, управлении двигателем и схемах управления. рынок устройств питания, наряду с автомобильным сенсорным рынком, представляют собой рыночную возможность для крупных полупроводниковых компонентов. однако конечные потребители в обоих этих приложениях требуют невероятно высокой надежности (т. е. без сбоев в работе) в сочетании с конкурентоспособной низкой общей стоимостью. для силовой электроники, которая будет иметь большое влияние, она должна значительно эволюционировать от ее нынешнего состояния для удовлетворения этих требований. очевидно, существует очень большое расхождение между революционными широкими теоретическими обещаниями технологии полупроводниковой электроники (раздел 5.3) и эксплуатационными возможностями компонентов на основе сиков, которые фактически были развернуты только в нескольких коммерческих и военных приложениях (раздел 5.6). также существует большое несоответствие между возможностями лабораторных устройств по сравнению с коммерчески развернутыми sic-устройствами. неспособность многих «успешных» научных прототипов sic к быстрому переходу на коммерческий продукт демонстрирует как сложность, так и критичность достижения приемлемой надежности и затрат....

  • 5-7-1 будущее связано с материальными проблемами

    2018-01-08

    в предыдущих разделах этой главы уже были освещены основные известные технические препятствия и неудовлетворенность, которые в значительной степени отвечают за препятствия для использования sic-устройств. в самых общих чертах эти препятствия сводятся к нескольким ключевым фундаментальным материальным вопросам. скорость, с которой решаются наиболее важные из этих фундаментальных проблем, сильно повлияет на доступность, возможности и полезность полупроводниковой электроники sic. поэтому будущее sic electronics связано с инвестициями в фундаментальные исследования материалов для решения сложных проблем, связанных с материалами, в отношении характеристик, производительности и надежности устройства. материальный вызов, который, возможно, является самым большим ключом к будущему sic, - это удаление дислокаций из sic-вафель. как описано ранее в этой главе и в ссылках на нее, наиболее важные показатели производительности выпрямителя силовой мощности, включая оценки устройств, надежность и стоимость, неизбежно влияют на высокую плотность дислокаций, присутствующих в коммерческих силиконовых пластинах и эпиляторах. если бы массовое производство по сравнению с кремниевыми пластинами (которые обычно содержат менее одного дефекта дислокации на квадратный сантиметр), гораздо более мощные однополярные и биполярные мощные выпрямители (включая устройства с киловольтными и килоэмперными рейтингами) быстро стали бы широко доступный для полезного использования в гораздо более широком диапазоне мощных приложений. аналогичные улучшения также будут реализованы в силовых транзисторах, прокладывая путь для сильных мощных устройств, чтобы действительно выгодно вытеснить силовые устройства на основе кремния в чрезвычайно широком и полезном массиве приложений и систем (раздел 5.3). это продвижение позволит разблокировать гораздо более быстрые и широкие силовые электронные системы «революция» по сравнению с относительно медленной «эволюцией» и внедрением нишевого рынка, которая произошла с тех пор, как sic-пластины впервые были коммерциализированы примерно 15 лет назад. как упоминалось в разделе 5.4, недавние лабораторные результаты показывают, что резкое сокращение дислокаций sic-пластин возможно с использованием радикально новых подходов к увеличению площади пластины по сравнению со стандартными методами выращивания булей, которые практикуются всеми коммерческими поставщиками пластиковых листов более десяти лет. возможно, конечное будущее сильных мощных устройств может зависеть от разработки и практической коммерциализации методов низкой плотности дислокационной плотности, существенно отличающихся от тех, которые используются сегодня. важно отметить, что другие появляющиеся широкополосные полупроводниковые полупроводники, кроме теоретически, предлагают аналогичные преимущества для больших электрических систем по сравнению с кремниевой полупроводниковой технологией, как описано в разделе 5.3. например, алмаз и некоторые полупроводниковые соединения типа iii-нитрида группы (...

первый << 1 2 3 4 5 последний
[  Всего  5  страницы]

свяжитесь с нами

если вам нужна цитата или дополнительная информация о наших продуктах, пожалуйста, оставьте нам сообщение, ответьте как можно скорее.