Apa industri semikonduktor generasi ketiga?

Bahan semikonduktor dapat diklasifikasikan menjadi tiga generasi dalam urutan kronologis. Generasi pertama terdiri dari bahan unsur umum seperti germanium dan silikon, yang ditandai dengan switching yang nyaman dan umumnya digunakan dalam sirkuit terintegrasi. Semikonduktor senyawa generasi kedua seperti gallium arsenida dan indium fosfida terutama digunakan dalam bahan luminescent dan komunikasi. Semikonduktor generasi ketiga terutama termasuk semikonduktor senyawa sepertisilikon karbidadan Gallium Nitride, serta elemen khusus seperti Diamond. Dengan sifat fisik dan kimianya yang sangat baik, bahan silikon karbida secara bertahap diterapkan di bidang daya dan perangkat frekuensi radio.

Semikonduktor generasi ketiga memiliki tegangan tahan lebih baik dan merupakan bahan yang ideal untuk perangkat daya tinggi. Semikonduktor generasi ketiga terutama terdiri dari bahan silikon karbida dan gallium nitrida. Lebar pita dari SiC adalah 3.2EV, dan Gan adalah 3.4EV, yang jauh melebihi lebar celah pita dari SI pada 1.12EV. Karena semikonduktor generasi ketiga umumnya memiliki celah pita yang lebih luas, mereka memiliki ketahanan tegangan dan ketahanan panas yang lebih baik, dan sering digunakan pada perangkat daya tinggi. Di antara mereka, Silicon Carbide secara bertahap memasuki aplikasi skala besar. Di bidang perangkat daya, dioda silikon karbida dan MOSFET telah memulai aplikasi komersial.

Perangkat daya yang dibuat dengan silikon karbida karena substrat memiliki lebih banyak keunggulan dalam kinerja dibandingkan dengan perangkat daya berbasis silikon: (1) karakteristik tegangan tinggi yang lebih kuat. Kekuatan medan listrik kerusakan silikon karbida lebih dari sepuluh kali lipat dari silikon, yang membuat ketahanan tegangan tinggi dari perangkat silikon karbida secara signifikan lebih tinggi daripada perangkat silikon yang sama. (2) Karakteristik suhu tinggi yang lebih baik. Silikon karbida memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada silikon, membuatnya lebih mudah bagi perangkat untuk menghilangkan panas dan memungkinkan suhu operasi tertinggi yang lebih tinggi. Resistensi suhu tinggi dapat secara signifikan meningkatkan kepadatan daya sambil mengurangi persyaratan untuk sistem disipasi panas, membuat terminal lebih ringan dan lebih kecil. (3) Kehilangan energi yang lebih rendah. Silicon carbide memiliki laju penyimpangan elektron saturasi dua kali lipat dari silikon, yang membuat perangkat silikon karbida memiliki resistansi yang sangat rendah dan rendah. Silicon carbide memiliki lebar celah pita tiga kali lipat silikon, yang secara signifikan mengurangi arus kebocoran perangkat silikon karbida dibandingkan dengan perangkat silikon, sehingga menurunkan kehilangan daya. Perangkat silikon karbida tidak memiliki tailing saat ini selama proses pematangan, memiliki kerugian switching yang rendah, dan secara signifikan meningkatkan frekuensi switching dalam aplikasi praktis.

Menurut data yang relevan, resistansi MOSFET berbasis silikon karbida dari spesifikasi yang sama adalah 1/200 dari MOSFET berbasis silikon, dan ukurannya adalah 1/10 dari MOSFET berbasis silikon. Untuk inverter dari spesifikasi yang sama, total kehilangan energi sistem menggunakan MOSFET berbasis silikon karbida kurang dari 1/4 dibandingkan dengan yang menggunakan IGBT berbasis silikon.

Menurut perbedaan sifat listrik, substrat silikon karbida dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: semi-insulasi substrat silikon karbida dan substrat silicon karbida konduktif. Dua jenis substrat ini, setelahnyapertumbuhan epitaxial, masing -masing digunakan untuk memproduksi perangkat diskrit seperti perangkat daya dan perangkat frekuensi radio. Di antara mereka, substrat silikon karbida semi-insulasi terutama digunakan dalam pembuatan perangkat RF gallium nitrida, perangkat optoelektronik, dll. Dengan menumbuhkan lapisan epitaxial yang dapat dibangun oleh silicon can yang dapat di-nitrium yang dapat diikat dengan nitrium. sebagai Hemt. Substrat silikon karbida konduktif terutama digunakan dalam pembuatan perangkat daya. Berbeda dengan proses manufaktur tradisional perangkat daya silikon, perangkat daya silikon karbida tidak dapat secara langsung dibuat pada substrat silikon karbida. Sebaliknya, lapisan epitaxial silikon karbida perlu ditanam pada substrat konduktif untuk mendapatkan wafer epitaxial silikon karbida, dan kemudian dioda Schottky, MOSFET, IGBT dan perangkat daya lainnya dapat diproduksi pada lapisan epitaxial.