SiC - סיליקון קרביד

סיליקון קרביד התגלה בשנת 1893 כחומר שוחקים תעשייתי לטחינת גלגלים ובלמים לרכב. בערך באמצע המאה ה-20, השימוש בפרוסות SiC גדל והוכלל בטכנולוגיית LED. מאז, הוא התרחב ליישומי מוליכים למחצה רבים בשל התכונות הפיזיקליות המועילות שלו. מאפיינים אלה ניכרים במגוון הרחב של שימושים בתעשיית המוליכים למחצה ומחוצה לה. כאשר נראה שחוק מור מגיע לגבול שלו, חברות רבות בתעשיית המוליכים למחצה מסתכלות לעבר סיליקון קרביד כחומר המוליכים למחצה של העתיד. ניתן לייצר SiC באמצעות פוליטיפים מרובים של SiC, אם כי בתעשיית המוליכים למחצה, רוב המצעים הם 4H-SiC, כאשר 6H- הופך פחות נפוץ ככל ששוק ה-SiC גדל. כאשר מתייחסים ל-4H- ו-6H- סיליקון קרביד, ה-H מייצג את המבנה של סריג הגביש. המספר מייצג את רצף הערימה של האטומים בתוך מבנה הגביש, זה מתואר בתרשים יכולות SVM למטה. היתרונות של קשיות סיליקון קרביד ישנם יתרונות רבים לשימוש בסיליקון קרביד על פני מצעי סיליקון מסורתיים יותר. אחד היתרונות העיקריים של חומר זה הוא הקשיות שלו. זה נותן לחומר יתרונות רבים, ביישומי מהירות גבוהה, טמפרטורה גבוהה ו/או מתח גבוה. לפרוסות סיליקון קרביד יש מוליכות תרמית גבוהה, מה שאומר שהם יכולים להעביר חום מנקודה אחת לבאר אחרת. זה משפר את המוליכות החשמלית שלו ובסופו של דבר את המזעור, אחת המטרות הנפוצות של המעבר לפרוסות SiC. יכולות תרמיות למצעי SiC יש גם מקדם נמוך להתפשטות תרמית. התפשטות תרמית היא הכמות והכיוון שהחומר מתרחב או מתכווץ בזמן שהוא מתחמם או מתקרר. ההסבר הנפוץ ביותר הוא קרח, אם כי הוא מתנהג הפוך מרוב המתכות, מתרחב כשהוא מתקרר ומתכווץ כשהוא מתחמם. המקדם הנמוך של סיליקון קרביד להתפשטות תרמית פירושו שהוא אינו משתנה באופן משמעותי בגודלו או בצורתו כאשר הוא מחומם או מתקרר, מה שהופך אותו למושלם להתאמה למכשירים קטנים ולאריזת טרנזיסטורים נוספים על גבי שבב בודד. יתרון מרכזי נוסף של מצעים אלו הוא עמידותם הגבוהה בפני זעזועים תרמיים. זה אומר שיש להם את היכולת לשנות טמפרטורות במהירות מבלי להישבר או להיסדק. זה יוצר יתרון ברור בעת ייצור מכשירים שכן מדובר במאפייני קשיחות נוספים המשפרים את אורך החיים והביצועים של סיליקון קרביד בהשוואה לסיליקון בתפזורת מסורתית. בנוסף ליכולות התרמיות שלו, זהו מצע עמיד מאוד ואינו מגיב עם חומצות, אלקליות או מלחים מותכים בטמפרטורות של עד 800 מעלות צלזיוס. זה מעניק למצעים אלה צדדיות ביישומים שלהם ומסייע עוד יותר ביכולתם לבצע סיליקון בתפזורת ביישומים רבים. החוזק שלו בטמפרטורות גבוהות מאפשר לו גם לפעול בבטחה בטמפרטורות מעל 1600 מעלות צלזיוס. זה הופך אותו למצע מתאים כמעט לכל יישום בטמפרטורה גבוהה.