Hochreine halbisolierende Siliziumkarbid (SiC) -Substrate sind spezielle Materialien, die aus Siliziumkarbid hergestellt werden und bei der Herstellung von Leistungselektronik, Funkfrequenzgeräten (RF),und HochfrequenzSilikonkarbid bietet als breitbandreiches Halbleitermaterial ausgezeichnete elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften.mit einer Breite von mehr als 20 mm,, Hochfrequenz- und Hochtemperaturumgebungen.

Hier ist eine detaillierte Einführung inSiC-Substrate mit hoher Reinheit zur Halbdämmung:

Eigenschaften des MaterialsHalbisolierendes Siliziumkarbid (SiC)

• Halbisolierende Eigenschaften: Hochreine SiC-Semi-Isolier-Substrate werden durch präzise Dopingtechniken hergestellt, was zu einer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit führt und ihnen eine hohe Widerstandsfähigkeit bei Raumtemperatur verleiht.Diese halbisolierende Eigenschaft ermöglicht es ihnen, in elektronischen Anwendungen effektiv verschiedene Regionen zu isolieren, wodurch elektrische Störungen minimiert und sie ideal für Hochleistungs-, Hochfrequenz- und Hochspannungsgeräte geeignet sind.

• Hohe Wärmeleitung: Siliziumkarbid hat eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 4,9 W/cm·K, die deutlich höher ist als die des Siliziums, was eine bessere Wärmeableitung ermöglicht.Dies ist entscheidend für Energiegeräte, die bei hohen Leistungsdichten arbeiten, wodurch das Risiko eines Ausfalls des Geräts durch Überhitzung verringert wird.

• Weite Bandbreite: SiC hat eine breite Bandbreite von 3,26 eV, verglichen mit Silizium – 1,1 eV, was es besser in der Lage macht, höhere Spannungen und Ströme zu bewältigen und bei hohen Frequenzen und hohen Leistungen zu arbeiten.Dies ermöglicht es SiC-Geräten, in Umgebungen zu funktionieren, in denen herkömmliche Silizium-basierte Geräte normalerweise versagen würden.

• Chemische Stabilität: SiC weist eine ausgezeichnete chemische Stabilität auf, wodurch es gegen hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit und Säure-Basen-Umgebungen beständig ist und so die Langlebigkeit von Bauteilen unter rauen Bedingungen erhöht.

• Hohe mechanische Festigkeit: SiC ist bekannt für seine Härte und hohe mechanische Festigkeit, wodurch es widerstandsfähig gegen physikalische Schäden ist.bei kritischer mechanischer Robustheit.

Hauptanwendungsbereiche

• Elektroelektronik: Aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperatur- und Hochspannungsfähigkeiten werden hochreine halbisolierende SiC-Substrate in Leistungshalbleitergeräten wieMOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldwirkungstransistoren),IGBTs (Bipolare Transistoren mit isoliertem Tor),SBDs (Schottky-Schrankendioden)Diese Geräte finden sich häufig in Stromumwandlungssystemen, Elektrofahrzeugen, Wechselrichtern, Solaranlagen und mehr.

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• Funkfrequenzgeräte: SiC-Substrate sind ideal für Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen wie HF-Verstärker, Radarsysteme und Kommunikationsgeräte geeignet und bieten eine hohe Signalverarbeitung und Stabilität.

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• Anwendungen bei hohen Temperaturen und hohem Druck: Die Robustheit von SiC ermöglicht es, in extremen Umgebungen, einschließlich Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und militärischen Anwendungen, in denen hohe Temperaturen, hoher Druck,und hohe Mächte sind vorherrschend.

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• Optoelektronische Geräte: SiC-Substrate werden in Ultraviolettlichtdetektoren, Lasern und anderen optoelektronischen Geräten eingesetzt, da sie stark auf Ultraviolettlicht reagieren und daher für die Umweltüberwachung geeignet sind,Militärische und medizinische Anwendungen.

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• Elektrofahrzeuge (EV) und Fahrzeuge mit neuer Energie: Da die Zahl der Elektrofahrzeuge weiter steigt, spielen hochreine, halbisolierende SiC-Substrate eine immer wichtigere Rolle in Batteriemanagementsystemen, Leistungskonversionssystemen,und andere Hochleistungsanwendungen in der Automobilindustrie.

Vorteile

• Hohe Effizienz und geringer Verlust: Hochreine SiC-Semi-Isolier-Substrate bieten geringe Leitverluste und hohe Leistungsfähigkeit, was die Effizienz von Antrieben verbessert und Energieverschwendung reduziert,Sie sind daher ideal für Hochleistungsanwendungen geeignet..

• Breiter Betriebstemperaturbereich: SiC-Geräte können im Vergleich zu Silizium-Geräten in höheren Temperaturen arbeiten, was für die Aufrechterhaltung einer stabilen Leistung unter rauen Betriebsbedingungen entscheidend ist.

• Langlebig und zuverlässig: SiC-Substrate sind sehr resistent gegen hohe Temperaturen, Korrosion und Verschleiß und tragen so zur langfristigen Stabilität und Zuverlässigkeit der Geräte bei, die sie verwenden.Dies macht sie besonders nützlich für Anwendungen von kritischer Bedeutung, bei denen ein Scheitern keine Option ist..

Herstellungsprozess

• Kristallwachstum: Hochreine, halbisolierende SiC-Substrate werden mit Methoden wieChemische Dampfdeposition (CVD)oderPhysischer Dampftransport (PVT), um hochwertige Kristalle mit minimalen Defekten zu gewährleisten, um die strengen Anforderungen an Leistungshalbleitervorrichtungen zu erfüllen.

• Dopingkontrolle: Dopingtechniken (z. B. Aluminium- oder Stickstoff-Doping) werden sorgfältig kontrolliert, um die gewünschten Halbisoliercharakteristiken zu erreichen.mit präzisen Anpassungen der Widerstandsfähigkeit und elektrischen EigenschaftenDieser Prozess erfordert eine fortschrittliche Technologie und eine strenge Prozesskontrolle, um eine optimale Substratleistung zu gewährleisten.

• Oberflächenbehandlung: Nach dem Wachstum werden die SiC-Substrate strengen Oberflächenpolierungen und -reinigungen unterzogen, um Defekte zu beseitigen und die Oberflächenladdichte zu reduzieren.Verbesserung der Leistung und Zuverlässigkeit des Endgeräts.

Ausblick auf den Markt

Die Nachfrage nach hochreinen SiC-Halbisoliersubstraten steigt aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen, intelligenten Netzen, erneuerbaren Energien (z. B. Solar- und Windenergie) stetig an.und hocheffiziente LeistungselektronikDa sich die Herstellungstechniken für SiC-Substrate weiter verbessern und die Nachfrage nach energieeffizienten Geräten steigt, wird erwartet, dass sich der SiC-Substratmarkt erheblich ausdehnen wird.SiC-Substrate werden in der Leistungselektronik und verwandten Technologien noch wichtiger.

Herausforderungen und künftige Entwicklung

• Kostenkontrolle: Die Produktionskosten von SiC-Substraten bleiben relativ hoch, insbesondere für Substrate mit großem Durchmesser.Eine kontinuierliche Optimierung der Herstellungsprozesse ist von wesentlicher Bedeutung, um die Kosten zu senken und die Zugänglichkeit von SiC-basierten Geräten zu erhöhen.

• Ausweitung: Während SiC-Substrate bereits in vielen Anwendungen eingesetzt werden, bleibt es eine Herausforderung, die Produktion zu erweitern, um der weltweiten Nachfrage gerecht zu werden, insbesondere für größere Substrate.Die Weiterentwicklung von Substratwachstumstechniken und Produktionsmethoden wird für die Bewältigung dieser Problematik von entscheidender Bedeutung sein..

• Technologische Fortschritte: Mit zunehmendem Wachstum der SiC-Technologien werden die Substratqualität, die Ausbeute und die Leistungsfähigkeit der Geräte verbessert.Neue Entwicklungen werden den Einsatz von SiC-Substraten in weitere Industriezweige und Anwendungen erweitern, die ihre Markteinführung weiter vorantreiben.