كربيد السيليكون SiC عبارة عن مادة شبه موصلة مركبة تتكون من عناصر الكربون والسيليكون، وهي واحدة من المواد المثالية لصنع الأجهزة ذات درجة الحرارة العالية والتردد العالي والطاقة العالية والجهد العالي.
بالمقارنة مع مواد السيليكون التقليدية (Si)، فإن عرض فجوة النطاق لكربيد السيليكون (SiC) يبلغ ثلاثة أضعاف عرض السيليكون؛الموصلية الحرارية هي 4-5 مرات من السيليكون.جهد الانهيار هو 8-10 أضعاف جهد السيليكون.معدل انجراف تشبع الإلكترون هو 2-3 أضعاف معدل السيليكون.
تنعكس المزايا الأساسية للمواد الخام من كربيد السيليكون في:
1) خصائص مقاومة الجهد العالي: مقاومة أقل، فجوة نطاق أوسع، قادرة على تحمل التيارات والفولتية الأكبر، مما يؤدي إلى تصميمات منتجات أصغر وكفاءة أعلى؛
2) خصائص مقاومة التردد العالي: لا تحتوي أجهزة SiC على تيار زائد أثناء عملية إيقاف التشغيل، والتي يمكن أن تحسن بشكل فعال سرعة تبديل المكون (حوالي 3-10 أضعاف سرعة Si)، ومناسبة للترددات الأعلى وسرعات تبديل أسرع؛
3) مقاومة درجات الحرارة العالية: يتمتع SiC بموصلية حرارية أعلى مقارنة بالسيليكون ويمكن أن يعمل في درجات حرارة أعلى.
من منظور تدفق العملية؛يخضع مسحوق SiC لعمليات التبلور والمعالجة والقطع والطحن والتلميع والتنظيف لتشكيل الركيزة في النهاية.تخضع الركيزة للنمو الفوقي للحصول على رقاقة الفوقي.يتم تصنيع الرقائق الفوقي إلى أجهزة من خلال خطوات مثل الطباعة الحجرية الضوئية والحفر وزرع الأيونات والترسيب.
قم بتقطيع الرقاقة إلى قوالب، وتغليف الأجهزة، وتجميعها في وحدات في غلاف خاص.تشتمل السلسلة الصناعية على تصنيع الركيزة الأولية والفوقي، وتصنيع الأجهزة والوحدات المتوسطة، والتطبيقات الطرفية النهائية.
تنقسم أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون إلى فئتين بناءً على اختلافات أدائها الكهربائي، وتستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل مركبات الطاقة الجديدة، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، واتصالات الجيل الخامس.وفقًا للخصائص الكهربائية المختلفة، تنقسم الأجهزة المصنوعة من مواد كربيد السيليكون إلى أجهزة طاقة كربيد السيليكون الموصلة وأجهزة كربيد السيليكون شبه العازلة، مع مجالات تطبيق طرفية مختلفة لنوعي أجهزة كربيد السيليكون.
يتم تصنيع أجهزة الطاقة من كربيد السيليكون الموصل بشكل أساسي عن طريق زراعة طبقات الفوقي من كربيد السيليكون على ركائز موصلة، والحصول على رقائق الفوقي من كربيد السيليكون ومعالجتها بشكل أكبر.تشمل الأصناف صمامات شوتكي، ووحدات MOSFET، وIGBTs، وما إلى ذلك. وهي تستخدم بشكل أساسي في إنشاء البنية التحتية مثل السيارات الكهربائية، وتوليد الطاقة الكهروضوئية، والنقل بالسكك الحديدية، ومراكز البيانات، والشحن.
يتم تصنيع أجهزة الترددات اللاسلكية القائمة على كربيد السيليكون شبه العازلة عن طريق زراعة طبقات الفوقي من نيتريد الغاليوم على ركائز كربيد السيليكون شبه العازلة للحصول على رقائق الفوقي من نيتريد الغاليوم القائمة على كربيد السيليكون.تشمل هذه الأجهزة HEMT وأجهزة RF أخرى من نيتريد الغاليوم، والتي تستخدم بشكل أساسي لاتصالات 5G، واتصالات المركبات، وتطبيقات الدفاع الوطني، ونقل البيانات، والفضاء.
