Mikä on kolmannen sukupolven puolijohdeteollisuus?

Puolijohdemateriaalit voidaan luokitella kolmeen sukupolveen kronologisessa järjestyksessä. Ensimmäinen sukupolvi koostuu tavallisista elementtimateriaaleista, kuten germaniumista ja piistä, joille on ominaista kätevä kytkentä ja joita käytetään yleensä integroiduissa piireissä. Toisen sukupolven yhdisteiden puolijohteita, kuten gallium-arsenidi ja indiumfosfidi, käytetään pääasiassa luminesoivissa ja viestintämateriaaleissa. Kolmannen sukupolven puolijohteet sisältävät pääasiassa yhdisteiden puolijohteita, kutenpiikarbidija galliumnitridi, samoin kuin erityiselementit, kuten timantti. Erinomaisten fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien avulla piiharbidimateriaalit levitetään vähitellen teho- ja radiotaajuuslaitteiden kenttiin.

Kolmannen sukupolven puolijohteet kestävät paremmin ja ovat ihanteellisia materiaaleja suuritehoisille laitteille. Kolmannen sukupolven puolijohteet koostuvat pääasiassa piiharbidi- ja galliumnitridimateriaaleista. SIC: n kaistanleveys on 3,2eV, ja Gan on 3,4eV, joka ylittää huomattavasti SI: n kaistanleveyden 1,12eV: ssä. Koska kolmannen sukupolven puolijohdeilla on yleensä laajempi kaistaväli, niillä on parempi jännitevastus ja lämmönkestävyys, ja niitä käytetään usein suuritehoisissa laitteissa. Niistä piiharbidi on asteittain kirjoittanut suuren mittakaavan sovelluksen. Voimalaitteiden alalla piiharbidiodit ja MOSFET: t ovat alkaneet kaupallista sovellusta.

Piharbidilla tehdyt voimalaitteet substraatina on enemmän etuja suorituskyvyssä verrattuna piisopohjaisiin teholaitteisiin: (1) voimakkaammat korkeajänniteominaisuudet. Piekarbidin hajoamisen sähkökentän lujuus on yli kymmenen kertaa pii-pito, mikä tekee piikarbidilaitteiden korkeajännitteisestä resistanssista huomattavasti korkeamman kuin samojen piin laitteiden. (2) paremmat korkean lämpötilan ominaisuudet. Piharbidilla on korkeampi lämmönjohtavuus kuin piin, mikä helpottaa laitteiden hävittämistä lämpöä ja korkeamman lopullisen käyttölämpötilan sallimista. Korkean lämpötilan resistenssi voi lisätä merkittävästi tehotiheyttä vähentäen samalla lämmön hajoamisjärjestelmän vaatimuksia, mikä tekee päätelaitteesta kevyemmän ja pienemmän. (3) Pienempi energian menetys. Piekarbidilla on kyllästymiselektronien ajautumisnopeus kaksinkertaisesti pii, joka tekee piikarbidilaitteista erittäin alhainen vastustuskyky ja alhainen tappio. Piharbidilla on kaistalevyn leveys kolme kertaa pii -liekki, mikä vähentää merkittävästi piisarbidilaitteiden vuotovirtaa pii -laitteisiin verrattuna, mikä vähentää tehonmenetystä. Piekarbidilaitteilla ei ole nykyistä pyrstöä sammutusprosessin aikana, niillä on alhaiset kytkentähäviöt ja lisäävät merkittävästi kytkentätaajuutta käytännöllisissä sovelluksissa.

Asiaankuuluvien tietojen mukaan saman määritelmän piikarbidipohjaisten MOSFET: ien vastustuskyky on 1/200 piipohjaisten MOSFET: ien koosta, ja niiden koko on 1/10 piipohjaisten MOSFET: ien koosta. Saman eritelmän inverttereissä järjestelmän kokonaisenergiahäviö käyttämällä piikarbidipohjaisia MOSFET-arvoja vähemmän kuin 1/4 verrattuna siihen, että piidipohjaiset IGBT: t käyttävät.

Sähköominaisuuksien erojen mukaan piiharbidisubstraatit voidaan luokitella kahteen tyyppiin: puoliltaani piikarbidi-substraatit ja johtavat piikarbidisubstraatit. Nämä kaksi tyyppiä substraatteja, jälkeenepitaksiaalikasvu, käytetään vastaavasti erillisten laitteiden, kuten teholaitteiden ja radiotaajuuslaitteiden, valmistukseen. Niistä niistä käytetään puolilistavia piilarbidi-substraatteja, pääasiassa galliumnitridi-RF-laitteiden, optoelektronisten laitteiden jne. Valmistuksessa kasvattamalla galliumnitridi-epitaksiaalikerroksia puolilääkkeisiin piilarbidi-substraatteihin, piikarbidipohjaiseen gallium-nitridi-epitaksiaaliseen wafiin, joka voi olla valmistettu gallium-nitridi-galliumin nitridi-galliumin nitridi-galliumin nitridi-galliumin nitridi-galliumin nitridi-galliumin nitridien epitaksiaalisten rabidi-karbidipohjaisten gallium-nitridien nitridi-karbidipohjaisiin. kuten Hemt. Johtavia piiharbidisubstraatteja käytetään pääasiassa teholaitteiden valmistuksessa. Toisin kuin piidolaitteiden perinteisessä valmistusprosessissa, piikarbidivoimalaitteita ei voida suoraan valmistaa piikarbidi -substraateihin. Sen sijaan piilarbidi -epitaksiaalikerros on kasvatettava johtavalla substraatilla, jotta saadaan piikarbidi -epitaksiaalinen kiekko, ja sitten epitaksiaalikerroksella voidaan valmistaa Schottky -diodeja, MOSFETS, IGBT: t ja muut voimalaitteet.