מהם הפרמטרים החשובים של SiC?

סיליקון קרביד (SiC)הוא חומר מוליך למחצה רחב פס רחב חשוב בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים בעלי הספק גבוה ותדר גבוה. להלן כמה פרמטרים מרכזיים שלפרוסות סיליקון קרבידוההסברים המפורטים שלהם:

פרמטרים של סריג:
ודא שקבוע הסריג של המצע תואם את השכבה האפיטקסיאלית שיש לגדל כדי להפחית פגמים ומתח.

לדוגמה, ל-4H-SiC ול-6H-SiC יש קבועי סריג שונים, מה שמשפיע על איכות השכבה האפיתקסיאלית וביצועי המכשיר.

רצף הערמה:
SiC מורכב מאטומי סיליקון ואטומי פחמן ביחס של 1:1 בסולם מאקרו, אך סדר הסידור של השכבות האטומיות שונה, שייצרו מבני גביש שונים.

צורות גבישים נפוצות כוללות 3C-SiC (מבנה מעוקב), 4H-SiC (מבנה משושה) ו-6H-SiC (מבנה משושה), ורצפי הערימה המתאימים הם: ABC, ABCB, ABCACB וכו'. לכל צורת גביש יש אלקטרונית שונה. מאפיינים ומאפיינים פיזיקליים, לכן בחירת צורת הגביש הנכונה היא קריטית עבור יישומים ספציפיים.

קשיות Mohs: קובעת את קשיות המצע, המשפיעה על קלות העיבוד ועמידות בפני שחיקה.
לסיליקון קרביד קשיות Mohs גבוהה מאוד, בדרך כלל בין 9-9.5, מה שהופך אותו לחומר קשה מאוד המתאים ליישומים הדורשים עמידות בפני שחיקה גבוהה.

צפיפות: משפיע על החוזק המכני והתכונות התרמיות של המצע.
צפיפות גבוהה פירושה בדרך כלל חוזק מכני ומוליכות תרמית טובים יותר.

מקדם התפשטות תרמית: מתייחס לגידול באורך או בנפח של המצע ביחס לאורכו או לנפח המקורי כאשר הטמפרטורה עולה במעלה אחת צלזיוס.
ההתאמה בין המצע לשכבה האפיטקסיאלית בשינויי טמפרטורה משפיעה על היציבות התרמית של המכשיר.

אינדקס השבירה: עבור יישומים אופטיים, מקדם השבירה הוא פרמטר מרכזי בתכנון של מכשירים אופטואלקטרוניים.
הבדלים במקדם השבירה משפיעים על המהירות והנתיב של גלי האור בחומר.

קבוע דיאלקטרי: משפיע על מאפייני הקיבול של המכשיר.
קבוע דיאלקטרי נמוך יותר עוזר להפחית את הקיבול הטפילי ולשפר את ביצועי המכשיר.

מוליכות תרמית:
קריטי עבור יישומים בעלי הספק גבוה וטמפרטורה גבוהה, המשפיע על יעילות הקירור של המכשיר.
המוליכות התרמית הגבוהה של סיליקון קרביד הופכת אותו למתאים היטב למכשירים אלקטרוניים בעלי הספק גבוה מכיוון שהוא יכול להוליך חום ביעילות מהמכשיר.

פער להקה:
מתייחס להפרש האנרגיה בין החלק העליון של פס הערכיות לחלק התחתון של פס ההולכה בחומר מוליכים למחצה.
חומרים בעלי פערים רחבים דורשים אנרגיה גבוהה יותר כדי לעורר מעברי אלקטרונים, מה שגורם לסיליקון קרביד לתפקד היטב בסביבות טמפרטורה גבוהה וקרינה גבוהה.

שדה חשמלי התמוטטות:
המתח המגביל שחומר מוליך למחצה יכול לעמוד בו.
לסיליקון קרביד שדה חשמלי פירוק גבוה מאוד, המאפשר לו לעמוד במתחים גבוהים במיוחד מבלי להתקלקל.

מהירות סחיפה של רוויה:
המהירות הממוצעת המרבית שאליה יכולים נושאים להגיע לאחר הפעלת שדה חשמלי מסוים בחומר מוליכים למחצה.

כאשר עוצמת השדה החשמלי עולה לרמה מסוימת, מהירות הנשא לא תגדל עוד עם שיפור נוסף של השדה החשמלי. המהירות בזמן זה נקראת מהירות סחף הרוויה. ל-SiC מהירות סחיפה גבוהה של רוויה, מה שמועיל למימוש מכשירים אלקטרוניים במהירות גבוהה.

פרמטרים אלה יחד קובעים את הביצועים והישימות שלפרוסות SiCביישומים שונים, במיוחד אלו בסביבות עם הספק גבוה, בתדר גבוה ובטמפרטורות גבוהות.