No ke aha he mea koʻikoʻi nā Wafers SiC maʻemaʻe kiʻekiʻe no nā Electronics Mana Hanauna Hou

1. Mai Silicon a i Silicon Carbide: He Hoʻololi Paradigm i nā Uila Mana

No ka hapalua kenekulia a ʻoi aku, ʻo silicon ke kumu o nā mea uila mana. Eia nō naʻe, i ka wā e hoʻoikaika ai nā kaʻa uila, nā ʻōnaehana ikehu hou, nā kikowaena ʻikepili AI, a me nā kahua aerospace i nā voltages kiʻekiʻe, nā mahana kiʻekiʻe, a me nā densities mana kiʻekiʻe, ke hoʻokokoke nei ʻo silicon i kona mau palena kino kumu.

ʻO Silicon carbide (SiC), kahi semiconductor ākea-bandgap me kahi bandgap o ~3.26 eV (4H-SiC), ua kū mai ma ke ʻano he hopena pae-mea ma mua o kahi workaround pae-kaapuni. Eia naʻe, ʻaʻole i hoʻoholo ʻia ka pono hana maoli o nā mea SiC e ka mea ponoʻī wale nō, akā e ka maʻemaʻe o kaWafer SiCma luna o nā mea i kūkulu ʻia ai.

I nā mea uila mana o ka hanauna e hiki mai ana, ʻaʻole ia he mea hoʻohiwahiwa nā wafer SiC maʻemaʻe kiʻekiʻe—he mea pono ia.

2. He aha ke ʻano maoli o ka "High Purity" i nā SiC Wafers

I loko o ke ʻano o nā wafers SiC, ʻoi aku ka maʻemaʻe ma mua o ka hoʻohuihui kemika. He anamanaʻo mea multidimensional ia, me:

• Ka nui o ka dopant i manaʻo ʻole ʻia he haʻahaʻa loa

• Ka hoʻopau ʻana i nā mea haumia metala (Fe, Ni, V, Ti)

• Ka kāohi ʻana i nā hemahema kiko kūloko (vacancies, antisites)

• Ka hōʻemi ʻana o nā hemahema crystallographic i hoʻonui ʻia

ʻOiai nā mea haumia liʻiliʻi ma ka pae ʻāpana-no-piliona (ppb) hiki ke hoʻokomo i nā pae ikehu hohonu i loko o ka bandgap, e hana ana ma ke ʻano he mau pahele lawe a i ʻole nā ​​ala leakage. ʻAʻole e like me ka silicon, kahi e kala ʻia ai ka hoʻomanawanui ʻana i ka haumia, hoʻonui ka bandgap ākea o SiC i ka hopena uila o kēlā me kēia kīnā.

3. Ka Maʻemaʻe Kiʻekiʻe a me ke ʻAno Kino o ka Hana Voltage Kiʻekiʻe

ʻO ka pōmaikaʻi koʻikoʻi o nā mea mana SiC aia i ko lākou hiki ke hoʻomau i nā kahua uila koʻikoʻi—a hiki i ka ʻumi manawa ʻoi aku ka kiʻekiʻe ma mua o ka silicon. Hilinaʻi nui kēia hiki i ka hoʻolaha like ʻana o ke kahua uila, ʻo ia hoʻi:

• Ke kū'ē like ʻole kiʻekiʻe

• Paʻa a wānana ʻia ke ola o ka mea lawe

• Ka nui o ka pahele hohonu haʻahaʻa loa

Hoʻopilikia nā mea haumia i kēia kaulike. Hoʻopilikia lākou i ke kahua uila ma kahi kūloko, e alakaʻi ana i:

• Ka haki mua ʻana

• Hoʻonui ʻia ke au leakage

• Hoʻemi ʻia ka hilinaʻi o ke kāohi ʻana i ka volta

I nā mea hana uila kiʻekiʻe loa (≥1200 V, ≥1700 V), hoʻomaka pinepine ka hemahema o ka mea hana mai kahi kīnā hoʻokahi i hoʻokumu ʻia e ka haumia, ʻaʻole mai ka maikaʻi maʻamau o ka mea.

4. Paʻa Wela: Maʻemaʻe e like me kahi Poho Wela ʻIke ʻole ʻia

Ua kaulana ʻo SiC no kona conductivity thermal kiʻekiʻe a me ka hiki ke hana ma luna o 200 °C. Eia nō naʻe, hana nā mea haumia ma ke ʻano he mau kikowaena hoʻopuehu phonon, e hoʻohaʻahaʻa ana i ka lawe wela ma ka pae microscopic.

Hiki i nā wafers SiC maʻemaʻe kiʻekiʻe ke hoʻoikaika i:

• Nā mahana hui haʻahaʻa ma ka nui o ka mana like

• Hoʻemi ʻia ka pilikia o ka holo ʻana o ka wela

• ʻOi aku ka lōʻihi o ke ola o ka hāmeʻa ma lalo o ke kaumaha wela cyclic

Ma nā ʻōlelo kūpono, ʻo ia hoʻi nā ʻōnaehana hoʻoluʻu liʻiliʻi, nā modula mana māmā, a me ka pae hana ʻōnaehana kiʻekiʻe—nā ana koʻikoʻi i nā EV a me nā mea uila aerospace.

5. Maʻemaʻe Kiʻekiʻe a me ka Hua Hana: Ka Hoʻokele Waiwai o nā Defects

I ka neʻe ʻana o ka hana ʻana o SiC i nā wafers 8-'īniha a ma hope he 12-'īniha, piʻi ka nui o nā hemahema ma ke ʻano ʻole me ka ʻāpana wafer. Ma kēia ʻano, lilo ka maʻemaʻe i mea loli waiwai, ʻaʻole wale he mea loea.

Hāʻawi nā wafers maʻemaʻe kiʻekiʻe i:

• ʻO ke ʻano like o ka papa epitaxial kiʻekiʻe

• Hoʻomaikaʻi ʻia ka maikaʻi o ka pilina MOS

• ʻOi aku ka nui o ka huahana o kēlā me kēia wafer

No nā mea hana, unuhi pololei kēia i ka uku haʻahaʻa no ka ampere, e hoʻolalelale ana i ka hoʻohana ʻana o SiC i nā noi koʻikoʻi e like me nā mea hoʻoili onboard a me nā inverters ʻoihana.

6. Ke hoʻā ʻana i ka nalu aʻe: Ma ʻō aku o nā mea hana mana kuʻuna

ʻAʻole wale nā ​​wafers SiC maʻemaʻe kiʻekiʻe he mea koʻikoʻi no nā MOSFET a me nā diode Schottky o kēia wā. ʻO lākou ke kahua hiki ke hoʻoikaika i nā hoʻolālā o ka wā e hiki mai ana, me:

• Nā mea haki kaapuni paʻa wikiwiki loa

• Nā IC mana alapine kiʻekiʻe no nā kikowaena ʻikepili AI

• Nā mea hana mana paʻakikī no nā misionari lewa

• Hoʻohui monolithic o ka mana a me nā hana ʻike

Koi kēia mau noi i ka hiki ke wānana i nā mea, kahi i ka maʻemaʻe ke kumu e hiki ai ke hana ʻenekinia pono ʻia ka ʻepekema hāmeʻa holomua.

7. Hopena: ʻO ka Maʻemaʻe ma ke ʻano he Lever ʻenehana hoʻolālā

I nā mea uila mana o ka hanauna e hiki mai ana, ʻaʻole i loaʻa hou nā loaʻa hana mai ka hoʻolālā kaapuni akamai. Hoʻomaka lākou i hoʻokahi pae hohonu—ma ke ʻano atomika o ka wafer ponoʻī.

Hoʻololi nā wafers SiC kiʻekiʻe-maʻemaʻe i ka silicon carbide mai kahi mea hoʻohiki i kahi kahua hiki ke hoʻonui ʻia, hilinaʻi, a kūpono hoʻi i ka hoʻokele waiwai no ka honua uila. I ka piʻi ʻana o nā pae uila, emi ka nui o ka ʻōnaehana, a paʻa nā pahuhopu pono, lilo ka maʻemaʻe i mea hoʻoholo leo ʻole o ka holomua.

Ma kēia ʻano, ʻaʻole nā ​​​​​​wafer SiC kiʻekiʻe he mau ʻāpana wale nō—he mau ʻōnaehana hoʻolālā lākou no ka wā e hiki mai ana o nā mea uila mana.