碳化硅半导体广泛应用于制造领域!众所周知,碳化硅半导体功率器件可以应用在新能源领域。“现在我们新能源汽车所用的电可能还有煤电,未来光伏发电就会占有更多比重,甚至全部使用光伏发电。”中科院院士欧阳明高曾在一次讨论会上这样说过,光伏需要新能源汽车来消费储能,而新能源汽车也需要完全的可再生能源。下一步两者的结合将形成新的增长点。在欧阳院士提到的三种主要应用“光伏逆变器+储能装置+新能源汽车”中,碳化硅(SiC)MOSFET功率器件都是不可或缺的重要半导体器件。在现已开发的宽禁带半导体中,碳化硅(SiC)半导体材料是研究最为成熟的一种。江苏碳化硅衬底4寸n型
碳化硅耐高温,与强酸、强碱均不起反应,导电导热性好,具有很强的抗辐射能力。用碳化硅粉直接升华法可制得大体积和大面积碳化硅单晶。用碳化硅单晶可生产绿色或蓝色发光二极管、场效应晶体管,双极型晶体管。用碳化硅纤维可制成雷达吸波材料,在***工业中前景广阔。碳化硅超精细微粉是生产碳化硅陶瓷的理想材料。碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能,如高的抗弯强度,优良的抗氧化性,耐腐蚀性,非常高的抗磨损以及低的磨擦系数,而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中比较好的材料,如晶须补强可改善碳化硅的韧性和强度。由于碳化硅优异的理化性能,使其在石油、化工、微电子、汽车、航天航空、激光、原子能、机械、冶金行业中***得到应用。如砂轮、喷咀、轴承、密封件、燃气轮机动静叶片,反射屏基片,发动机部件,耐火材料等。 江苏碳化硅衬底4寸n型采用碳化硅作衬底的LED器件亮度更高、能耗更低、寿命更长、单位芯片面积更小。
SiC有多种同质多型体,不同的同质多型体有不同的应用范围。典型的有3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC,它们各有不同的应用范围。其中,3C-SiC是***具有闪锌矿结构的同质多型体,其电子迁移率比较高,再加上有高热导率和高临界击穿电场,非常适合于制造高温大功率的高速器件;6H-SiC具有宽的带隙,在高温电子、光电子和抗辐射电子等方面有使用价值,使用6H-SiC制造的高频大功率器件,工作温度高,功率密度有极大的提升;而4H-SiC具有比6H-SiC更宽的带隙和较高的电子迁移率,是大功率器件材料的比较好选择。由于SiC器件在国防和民用领域不可替代的地位,世界上很多国家对SiC半导体材料和器件的研究都很重视。美国的国防宽禁带半导体计划、欧洲的ESCAPEE计划和日本的国家硬电子计划等,纷纷对SiC半导体材料晶体制备和外延及器件投入巨资进行研究。
功率半导体多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。目前,功率半导体材料正迎来材料更新换代,这些新材料就是SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓),二者的物理特性均优于现在使用的Si(硅),作为节能***受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大期待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体,可大幅提高产品效率并缩小尺寸,这是Si功率半导体元件(以下简称功率元件)无法实现的。目前,很多领域都将Si二极管、MOSFET及IGBT(绝缘栅双极晶体管)等晶体管用作功率元件,比如供电系统、电力机车、混合动力汽车、工厂内的生产设备、光伏发电系统的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些领域利用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。 碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底、人工钻石。
碳化硅衬底材料是新的一代半导体材料,其应用领域具有较强的战略意义。中国正逐步成长为全球宽禁带半导体材料生产的主要竞争市场之一。碳化硅衬底短期内依然会面临制备难度大、成本高昂的挑战,目前碳化硅功率器件的价格仍数倍于硅基器件,下游应用领域仍需平衡碳化硅器件的高价格与因碳化硅器件的优越性能带来的综合成本下降之间的关系。碳化硅半导体主要应用于以5G通信、国防、航空航天为的射频领域和以新能源汽车、“新基建”为的电力电子领域,在民用、领域均具有明确且可观的市场前景作者:见微数据链接:源:雪球著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。风险提示:本文所提到的观点只个人的意见,所涉及标的不作推荐,据此买卖,风险自负。 6H-SiC结构最为稳定,适用于制造光电子器件。江苏碳化硅衬底4寸n型
碳化硅功率器件更突出的潜力是在超高耐压大容量功率器件(HVPD)领域。江苏碳化硅衬底4寸n型
SiC材料具有良好的电学特性和力学特性,是一种非常理想的可适应诸多恶劣环境的半导体材料。它禁带宽度较大,具有热传导率高、耐高温、抗腐蚀、化学稳定性高等特点,以其作为器件结构材料,可以得到耐高温、耐高压和抗腐蚀的SiC-MEMS器件,具有广阔的市场和应用前景。同时SiC陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此,是当前有前途的结构陶瓷之一,并且已在许多高技术领域(如空间技术、核物理等)及基础产业(如石油化工、机械、车辆、造船等)得到应用,用作精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等。如利用多层多晶碳化硅表面微机械工艺制作的微型电动机,可以在490℃以上的高温环境下稳定工作。但是SiC体单晶须在高温下生长,掺杂难于控制,晶体中存在缺点,特别是微管道缺点无法消除,而且SiC体单晶非常昂贵,因此发展低温制备SiC薄膜技术对于SiC器件的实际应用有重大意义。 江苏碳化硅衬底4寸n型
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