Το καρβίδιο του πυριτίου ανακαλύφθηκε το 1893 ως βιομηχανικό λειαντικό για τροχούς λείανσης και φρένα αυτοκινήτων. Περίπου στα μέσα του 20ού αιώνα, οι χρήσεις πλακιδίων SiC επεκτάθηκαν και συμπεριλήφθηκαν στην τεχνολογία LED. Έκτοτε, έχει επεκταθεί σε πολυάριθμες εφαρμογές ημιαγωγών λόγω των πλεονεκτικών φυσικών ιδιοτήτων του. Αυτές οι ιδιότητες είναι εμφανείς στο ευρύ φάσμα χρήσεών του εντός και εκτός της βιομηχανίας ημιαγωγών. Καθώς ο νόμος του Moore φαίνεται να φτάνει στα όριά του, πολλές εταιρείες στη βιομηχανία ημιαγωγών στρέφονται προς το καρβίδιο του πυριτίου ως το ημιαγωγικό υλικό του μέλλοντος. Το SiC μπορεί να παραχθεί χρησιμοποιώντας πολλαπλούς πολυτύπους SiC, αν και στη βιομηχανία ημιαγωγών, τα περισσότερα υποστρώματα είναι είτε 4H-SiC, με το 6H- να γίνεται λιγότερο συνηθισμένο καθώς η αγορά SiC έχει αναπτυχθεί. Όταν αναφερόμαστε σε καρβίδιο του πυριτίου 4H- και 6H-, το H αντιπροσωπεύει τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος. Ο αριθμός αντιπροσωπεύει την ακολουθία στοίβαξης των ατόμων μέσα στην κρυσταλλική δομή, κάτι που περιγράφεται στον παρακάτω πίνακα δυνατοτήτων SVM. Πλεονεκτήματα του καρβιδίου του πυριτίου Σκληρότητα Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα στη χρήση καρβιδίου του πυριτίου σε σχέση με τα πιο παραδοσιακά υποστρώματα πυριτίου. Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα αυτού του υλικού είναι η σκληρότητά του. Αυτό του δίνει πολλά πλεονεκτήματα, σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, υψηλής θερμοκρασίας ή/και υψηλής τάσης. Οι πλακέτες καρβιδίου του πυριτίου έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα, που σημαίνει ότι μπορούν να μεταφέρουν θερμότητα από το ένα σημείο στο άλλο. Αυτό βελτιώνει την ηλεκτρική αγωγιμότητά τους και τελικά τη σμίκρυνση, έναν από τους κοινούς στόχους της μετάβασης σε πλακέτες SiC. Θερμικές δυνατότητες Τα υποστρώματα SiC έχουν επίσης χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής. Η θερμική διαστολή είναι η ποσότητα και η κατεύθυνση που ένα υλικό διαστέλλεται ή συστέλλεται καθώς θερμαίνεται ή ψύχεται. Η πιο συνηθισμένη εξήγηση είναι ο πάγος, αν και συμπεριφέρεται αντίθετα από τα περισσότερα μέταλλα, διαστέλλεται καθώς ψύχεται και συρρικνώνεται καθώς θερμαίνεται. Ο χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής του καρβιδίου του πυριτίου σημαίνει ότι δεν αλλάζει σημαντικά σε μέγεθος ή σχήμα καθώς θερμαίνεται ή ψύχεται, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για τοποθέτηση σε μικρές συσκευές και για τη συσκευασία περισσότερων τρανζίστορ σε ένα μόνο τσιπ. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα αυτών των υποστρωμάτων είναι η υψηλή τους αντοχή στο θερμικό σοκ. Αυτό σημαίνει ότι έχουν την ικανότητα να αλλάζουν γρήγορα τις θερμοκρασίες χωρίς να σπάσουν ή να ραγίσουν. Αυτό δημιουργεί ένα σαφές πλεονέκτημα κατά την κατασκευή συσκευών, καθώς είναι ένα άλλο χαρακτηριστικό ανθεκτικότητας που βελτιώνει τη διάρκεια ζωής και την απόδοση του καρβιδίου του πυριτίου σε σύγκριση με το παραδοσιακό πυρίτιο χύδην. Εκτός από τις θερμικές του ικανότητες, είναι ένα πολύ ανθεκτικό υπόστρωμα και δεν αντιδρά με οξέα, αλκάλια ή τηγμένα άλατα σε θερμοκρασίες έως και 800°C. Αυτό δίνει σε αυτά τα υποστρώματα ευελιξία στις εφαρμογές τους και βοηθά περαιτέρω την ικανότητά τους να ξεπερνούν σε απόδοση το πυρίτιο χύδην σε πολλές εφαρμογές. Η αντοχή του σε υψηλές θερμοκρασίες του επιτρέπει επίσης να λειτουργεί με ασφάλεια σε θερμοκρασίες άνω των 1600°C. Αυτό το καθιστά κατάλληλο υπόστρωμα για σχεδόν οποιαδήποτε εφαρμογή υψηλής θερμοκρασίας.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Ιουλίου 2019