Quelle est l'industrie des semi-conducteurs de troisième génération?

Les matériaux semi-conducteurs peuvent être classés en trois générations dans l'ordre chronologique. La première génération se compose de matériaux élémentaires communs tels que le germanium et le silicium, qui se caractérisent par une commutation pratique et sont généralement utilisés dans les circuits intégrés. Les semi-conducteurs composés de deuxième génération tels que l'arséniure de gallium et le phosphure d'indium sont principalement utilisés dans les matériaux luminescents et de communication. Les semi-conducteurs de troisième génération comprennent principalement des semi-conducteurs composés tels quecarbure de siliciumet nitrure de gallium, ainsi que des éléments spéciaux comme le diamant. Avec ses excellentes propriétés physiques et chimiques, les matériaux en carbure de silicium sont progressivement appliqués dans les champs de puissance et de radiofréquences.

Les semi-conducteurs de troisième génération ont une meilleure tension de support et sont des matériaux idéaux pour les appareils de haute puissance. Les semi-conducteurs de troisième génération sont principalement constitués de matériaux de carbure de silicium et de nitrure de gallium. La largeur de bande interdite du sic est de 3,2ev, et celle de GaN est de 3,4ev, ce qui dépasse de loin la largeur de bande de bande de SI à 1,12ev. Étant donné que les semi-conducteurs de troisième génération ont généralement une bande interdite plus large, ils ont une meilleure résistance à la tension et une résistance à la chaleur et sont souvent utilisés dans des dispositifs de haute puissance. Parmi eux, le carbure de silicium a progressivement entré une application à grande échelle. Dans le domaine des dispositifs d'alimentation, les diodes en carbure de silicium et les MOSFET ont commencé une application commerciale.

Les dispositifs d'alimentation fabriqués avec du carbure de silicium car le substrat présente plus d'avantages dans les performances par rapport aux dispositifs d'alimentation à base de silicium: (1) les caractéristiques plus fortes à haute tension. La résistance au champ électrique du carbure de silicium est plus de dix fois celle du silicium, ce qui rend la résistance à haute tension des dispositifs de carbure de silicium nettement plus élevés que celui des mêmes dispositifs de silicium. (2) de meilleures caractéristiques à haute température. Le carbure de silicium a une conductivité thermique plus élevée que le silicium, ce qui facilite la dissipation des dispositifs de dissipation de la chaleur et permet une température de fonctionnement ultime plus élevée. La résistance à haute température peut augmenter considérablement la densité de puissance tout en réduisant les exigences du système de dissipation de chaleur, ce qui rend le terminal plus léger et plus petit. (3) une perte d'énergie inférieure. Le carbure de silicium a une vitesse de dérive d'électrons de saturation deux fois celle du silicium, ce qui fait que les dispositifs de carbure de silicium ont une résistance sur la résistance et une perte à faible défaite. Le carbure de silicium a une largeur de bande interdite trois fois celle du silicium, ce qui réduit considérablement le courant de fuite des dispositifs de carbure de silicium par rapport aux dispositifs de silicium, réduisant ainsi la perte de puissance. Les dispositifs en carbure de silicium n'ont pas de queue actuelle pendant le processus d'arrêt, ont de faibles pertes de commutation et augmentent considérablement la fréquence de commutation dans les applications pratiques.

Selon les données pertinentes, la résistance sur la résistance des MOSFET à base de carbure de silicium de la même spécification est 1/200 de celle des MOSFET à base de silicium, et leur taille est de 1/10 de celle des MOSFET à base de silicium. Pour les onduleurs de la même spécification, la perte d'énergie totale du système utilisant des MOSFET à base de carbure de silicium est inférieure à 1/4 par rapport à celle en utilisant des IGBT à base de silicium.

Selon les différences de propriétés électriques, les substrats en carbure de silicium peuvent être classés en deux types: des substrats en carbure de silicium semi-isolant et des substrats en carbure de silicium conducteur. Ces deux types de substrats, aprèscroissance épitaxiale, sont respectivement utilisés pour fabriquer des dispositifs discrets tels que les dispositifs d'alimentation et les dispositifs radiofréquences. Parmi eux, les substrats en carbure de silicium semi-isolant sont principalement utilisés dans la fabrication de dispositifs RF de nitrure de gallium, de dispositifs optoélectroniques, etc. En cultivant des couches épitaxiales de nitrure de gallium sur des substrats en carbure de silicium en silicium, un galilium Nitrure à base de nitrure de gale Les substrats en carbure de silicium conducteur sont principalement utilisés dans la fabrication de dispositifs d'alimentation. Contrairement au processus de fabrication traditionnel des dispositifs d'alimentation en silicium, les dispositifs d'alimentation en carbure de silicium ne peuvent pas être directement fabriqués sur des substrats en carbure de silicium. Au lieu de cela, une couche épitaxiale en carbure de silicium doit être cultivée sur un substrat conducteur pour obtenir une tranche épitaxiale en carbure de silicium, puis des diodes Schottky, des mosfets, des IGBT et d'autres dispositifs d'alimentation peuvent être fabriqués sur la couche épitaxiale.