Carbure de silicium: l'étoile brillante des matériaux semi-conducteurs de troisième génération

1, définition et structure du carbure de silicium
Le carbure de silicium, en termes de composition chimique, est un composé composé de deux éléments, du silicium (Si) et du carbone (c), lié de manière covalente . sa structure cristalline est riche et variée, et les plus courants sont un système cristalbe cube (-SIC) et des structures criminelles différentes de caractéristiques de la caractéristique de la lion aiguës,. avec -Sic étant plus courant dans les applications industrielles en raison de sa stabilité thermique et chimique plus élevée . au niveau atomique, le silicium et les atomes de carbone sont précisément alignés pour former une structure de réseau solide et organisée, qui jette une base solide pour les propriétés uniques du carbure de carbure de silicium {}}

2, caractéristiques du carbure de silicium
(1) Bande passante élevée: le carbure de silicium a une bande passante allant jusqu'à 3 . 2ev, environ trois fois celle des matériaux de silicium conventionnels . Cette fonctionnalité permet aux dispositifs de carbure de silicium pour fonctionner de manière stable à des températures plus élevées, des tensions plus élevées et avec des courants de fuite inférieurs, qui améliorent significative Les températures, les dispositifs de silicium peuvent subir une augmentation spectaculaire de la concentration des porteurs en raison de l'excitation thermique, ce qui peut entraîner une défaillance de l'appareil, tandis que les dispositifs de carbure de silicium sont capables de maintenir un fonctionnement stable en raison de sa bande passante élevée, qui protège efficacement contre de telles perturbations thermiques.
(2) Conductivité thermique élevée: le carbure de silicium a une conductivité thermique très élevée, qui est 3-5} plus élevée que celle du silicium . bonne conductivité thermique signifie que le carbure de silicium est capable de réaliser une chaleur plus efficace et de dissiper rapidement la thermosphère générée pendant le fonctionnement des dispositifs électroniques, la prise de dispositif électronique, la tolérance de la chaleur et l'efficacité {{} ations Les dispositifs de semi-conducteurs d'alimentation à titre d'exemple, lorsqu'ils fonctionnent à haute puissance, une grande quantité de chaleur fera baisser les performances de l'appareil ou même les endommager . fabriqués avec une puissance en silicium en silicium
(3) High breakdown field strength: The breakdown field strength of silicon carbide is about 10 times that of silicon, which enables it to withstand higher voltages. In power electronics, the high breakdown field strength means that power devices can be manufactured with higher withstand voltages and in smaller sizes. For example, in high-voltage transmission and power conversion systems, the use of Les appareils en carbure de silicium peuvent réduire efficacement le nombre de dispositifs et la taille du système, tout en améliorant l'efficacité de la conversion et la stabilité du système .
(4) high hardness and wear resistance: silicon carbide is extremely hard, Mohs hardness of 9.5, second only to diamond. This high hardness characteristic makes it widely used in the field of wear-resistant materials, such as making abrasives, cutting tools, wear-resistant linings and so on. In industrial production, many equipments need to run in the harsh L'environnement d'usure, tel que les machines minières dans le broyeur, le moulin, l'utilisation de pièces de matériaux en carbure de silicium peut améliorer considérablement la résistance à l'usure de l'équipement, réduire le coût de maintenance de l'équipement et prolonger la durée de vie de l'équipement.
(5) Stabilité chimique: le carbure de silicium a une bonne stabilité chimique, à température ambiante ne réagit presque avec aucun réactif chimique, même à haute température, des acides forts et des alcalis et d'autres environnements extrêmes, ses propriétés chimiques sont relativement stables . Cette caractéristique rend un carbure de silicon La fabrication d'un pipeline résistant à la corrosion, de la doublure du réacteur et ainsi de suite .

3, l'application du carbure de silicium
(1) Nouveaux véhicules énergétiques: Dans le domaine des nouveaux véhicules énergétiques, le carbure de silicium joue un rôle de plus en plus important ., d'une part, l'utilisation de modules d'alimentation en carbure de silicium peut améliorer considérablement l'efficacité du système et réduire la perte d'énergie Des améliorations de l'efficacité énergétique et des performances ., en revanche, dans la charge embarquée et la conversion DC / DC, l'application d'appareils en carbure de silicium peut réaliser une densité de puissance plus élevée et une vitesse de chargement plus rapide, améliorant ainsi l'expérience de charge des utilisateurs . avec le développement rapide du marché des véhicules neufs, la demande de la demande de silicone
(2) Communication 5G: le réseau de communication 5G fait avancer des exigences plus élevées sur les performances des périphériques RF . en raison de sa mobilité électronique élevée, de sa résistance au champ de panne élevées et d'autres caractéristiques, les appareils RF en carbure de silicium sont capables d'obtenir une puissance de puissance plus élevée et un traitement de signal plus efficace pour répondre et les caractéristiques légères des appareils en carbure de silicium aident également à réduire le volume et le poids de l'équipement de la station de base, à améliorer l'intégration et la fiabilité de l'équipement et à promouvoir l'application et le développement généralisés de la technologie de communication 5G .
(3) Stockage photovoltaïque et énergétique: Dans l'industrie photovoltaïque, l'onduleur est l'équipement clé pour convertir l'énergie solaire en électricité . Le stockage, les appareils en carbure de silicium peuvent être utilisés dans les systèmes de gestion des batteries et les systèmes de conversion de puissance, qui peuvent réaliser une charge et une décharge rapide, améliorer la stabilité et la fiabilité du système de stockage d'énergie et favoriser le développement et l'application de la technologie de stockage d'énergie .
(4) Aerospace: Le champ aérospatial est extrêmement exigeant sur les performances des matériaux, nécessitant des matériaux à haute fiabilité, une résistance à haute température, une résistance aux rayonnements et d'autres caractéristiques . en carbure de silicium a été largement utilisée dans le champ aérospatial en vertu de ses excellentes performances complètes . par exemple, des matériaux de carbure en silicon Moteurs, les systèmes de dissipation thermique de l'équipement électronique dans les avions et les systèmes d'alimentation des satellites, contribuant à améliorer les performances et la fiabilité de l'équipement aérospatial, de réduire le poids de l'équipement et d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'énergie .
(5) puissance industrielle et électrique: dans le domaine industriel, le carbure de silicium peut être utilisé pour fabriquer une variété de pièces mécaniques, à haute température, à haute température, à la tuyauterie de l'usure, etc. Les dispositifs d'alimentation peuvent être utilisés dans la transmission, la transformation et la distribution du réseau intelligent, pour réaliser une conversion et une transmission efficaces de l'énergie électrique, améliorer la stabilité et la fiabilité du réseau électrique et réduire les pertes de transmission .
4, la tendance de développement du carbure de silicium
(1) Innovation technologique pour promouvoir les performances: avec le développement continu de la science des matériaux et de la technologie des semi-conducteurs, le processus de préparation de carbure de silicium et la technologie de fabrication de dispositifs continueront d'innover . à l'avenir, grâce à l'optimisation du processus de croissance des cristaux, à l'amélioration de la technologie épitaxiale et de la conception de dispositifs, s'attend à améliorer la qualité et les performances des matériaux de carbure de silicone, une réduction de la tâche défectueuse, des périphériques, des dispositifs de carbure de silicon Carbure de silicium dans des champs plus haut de gamme .
(2) Réduction des coûts pour promouvoir la pénétration du marché: à l'heure actuelle, le coût relativement élevé des matériaux et dispositifs en carbure de silicium, limitant son application à grande échelle . à l'avenir, avec l'expansion de l'échelle de production, la maturité de la technologie et l'amélioration de la chaîne industrielle, le coût de production du carbure en silicone est censé réduire {{3}. Expansion de la capacité de production pour atteindre les économies d'échelle, réduire le coût de production par unité de produit; D'un autre côté, l'innovation technologique améliorera l'efficacité de la production, réduira la consommation de matières premières et de rate de rebut, et réduira davantage les coûts . Les coûts réduisent le carbure de silicium dans plus de zones avec une faisabilité économique, pour promouvoir sa pénétration du marché et son étendue d'application .
(3) Application areas continue to expand: with the improvement of silicon carbide performance and cost reduction, its application areas will continue to expand. In addition to the existing new energy vehicles, 5G communications, photovoltaic energy storage and other areas of in-depth application, silicon carbide will also be in the emerging areas such as quantum computing, artificial intelligence hardware acceleration, solid-state LiDAR and other Les aspects de l'application d'un énorme potentiel . en même temps, car la préoccupation mondiale de l'efficacité énergétique et de la protection de l'environnement continue de croître, le carbure de silicium, en tant que matériau très efficace et économique, jouera un rôle plus important dans le secteur de l'énergie, contribuant à la transition énergétique mondiale et à l'économie d'énergie .
(4) Le développement accéléré de la synergie industrielle: le développement de l'industrie du carbure de silicium ne peut pas être séparé de la chaîne industrielle des entreprises en amont et en aval, la fabrication d'appareils, le développement d'applications et d'autres liens renforceront la coopération et la communication pour la recherche conjointe, le développement de l'industrie, le développement de l'industrie plus proche . Normes, optimisation de la gestion de la chaîne d'approvisionnement, etc. ., pour améliorer la compétitivité globale de l'industrie et promouvoir le développement rapide et sain de l'industrie du carbure de silicium .
En conclusion, en tant que représentant de la troisième génération de matériaux de semi-conducteurs, le carbure de silicium devient un hotspot mondial de recherche dans le domaine de la science des matériaux et des semi-conducteurs et au centre du développement industriel en raison de ses excellentes performances et de ses grandes perspectives d'application . avec les progrès continus de la technologie et de la maturation progressive et de l'industrie, le silicon Promotion des progrès scientifiques et technologiques modernes et du développement social .