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사람들이 이 용어를 들을 때실리콘카바이드, 또는SiC, 가장 먼저 떠오르는 것은 일반적으로 카보룬드라고 알려진 실리콘 카바이드 썰기 바퀴입니다.실리콘 카바이드 는 오랫동안 가러미 물질 에 널리 사용 되어 왔다, 밀링 도구, 불투명 물질 및 기능 세라믹.

이전 기사에서, 우리는 실리콘 카바이드 결정의 이야기를 논의했습니다.반도체 물질.

반도체 는 무엇 인가?

반도체 는 거의 모든 전자 회로 의 필수 부품 이다. 반도체 는 전기 전도성 이 금속 과 같은 전도성 사이 에 있는 특수한 물질 이다.,반도체의 전도도 또한 작동 온도 또는 제조 과정에서 도입된 불순물들에 따라 달라질 수 있습니다.

전기전도능력에 의한 재료의 분류

엄밀히 말하면, 전기 전도성은에너지 대역 구조따라서 반도체의 표준 정의는 에너지 대역의 관점에서 설명되어야 합니다.

전도기, 반도체 및 단열기의 에너지 대역 다이어그램에서 보이는 바와 같이, 전도기의 전도도 대역과 발렌스 대역은 겹친다.대역의 하부 구조 사이의 에너지 차이는 매우 작습니다., 그래서 외부 전기장과 같은 적은 양의 에너지가 전자를 전도 대역으로 흥분시키고 방향 전류를 형성하는 데 필요합니다.

반도체와 달리 반도체에는 전도역과 발렌스역 사이에 금지된 대역 또는 대역 간격이 있습니다.전자는 전도역으로 흥분되기 위해 대역 간격보다 더 큰 에너지를 받아야 합니다.일반적으로 반도체의 대역 격차는 0에서 6.5 eV까지 다양합니다. 단열기는 일반적으로 10 eV 이상의 순서에서 매우 큰 대역 격차를 가지고 있습니다.전자가 전도 대역으로 흥분하는 것을 매우 어렵게 만듭니다.그 결과, 단열기는 쉽게 전기를 전달하지 못합니다.

이것은 반도체와 단열체 사이에 있는 반도체의 특수한 전도성이 에너지 대역 구조에 의해 결정된다는 것을 보여줍니다.

에너지 대역 구조 다이어그램

반도체는 순수 원소에서 만들어질 수 있으며, 실리콘과 게르마늄이 가장 일반적인 예입니다.실리콘카바이드 (SiC)그리고갈륨 아르세네이드 (GaAs).

초기 반도체 장치는 주로 게르마늄으로 만들어졌습니다. 나중에 실리콘이 가장 널리 사용되는 반도체 재료가되었습니다. 그러나 실리콘 기반 장치 성능이 계속 발전함에 따라, 실리콘은 더 많은 사용자를 확보했습니다.그것은 점차적으로 실리콘 자체의 물리적 한계에 접근했습니다.그 결과, 새로운 재료들이 실리콘의 강력한 경쟁자로 등장하고 있으며, 실리콘 탄화물은 그 중 가장 유망한 재료 중 하나입니다.

이제 실리콘에 비해 SiC의 장점을 살펴보겠습니다.

독보적 인 SiC 구조 는 그 우월 한 특성 을 결정 한다

SiC는 탄소 원자와 실리콘 원자로 구성된 반도체 화합물이며, 1:1의 스티히오메트릭 비율로 구성된다. SiC 결정의 기본 구조 단위는 네면체 구조이다.예를 들어 SiC4 또는 CSi4이 밀집된 구조에서, 4개의 실리콘 원자가 4면체를 형성하고, 한 개의 탄소 원자가 중심에 있습니다.

SiC의 원자 구조

물질의 구조는 그 특성을 결정하고 그 특성은 그 응용을 결정합니다.바로 SiC 의 독특 한 원자 구조 때문 에 그 는 탁월 한 물리적, 화학적 특성 을 가지게 된다.

아래는 SiC의 몇 가지 주요 특성, 결정적 분해 강도, 대역 간격 및 열 전도성을 포함합니다.

1. 높은 결정적 붕괴 강도

SiC는 매우 높은 결정적 분해 강도를 가지고 있습니다. 이것은 동일한 등급 전압을 유지하면서 더 높은 전압에 견딜 수 있으며 패키지의 단열 요구 사항을 줄일 수 있음을 의미합니다.그것은 또한 구성 요소가 실리콘과 가능한 것보다 크기의 순서가 될 수 있는 차단 전압을 달성 할 수 있습니다., 패키지 크기를 크게 늘리지 않고

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2광대역 간격

반도체의 핵심 특성 중 하나는에너지 격차, 또한밴드 간격대역 간격은 전자 볼트, 또는 eV로 측정되며, 1 eV는 대략 1.602 × 10−19주울과 같습니다.

SiC의 대역 간격은3.26 eV, 실리콘은 약1.12 eV전통적인 반도체 물질인 실리콘과 GaAs와 비교하면 SiC로 대표되는 세 번째 세대의 광대 반도체는 전자 제품을특히 전력 전자 장치, 더 높은 전압, 더 높은 온도, 더 높은 주파수에서 작동합니다. 이것은 장치를 더 빠르고 작고 더 신뢰할 수 있습니다.

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3높은 열전도성

열전도성은 반도체 재료의 중요한 특성이다. 열전도성이 높을수록 반도체는 작동 중에 발생하는 열을 더 쉽게 분산시킬 수 있다.

이것은 좋은 열전도성을 가진 재료로 만들어진 구성 요소가 더 작아지고 전체 시스템의 열 관리를 향상시킬 수 있습니다. SiC의 열전도는 대략430W/m·K, 실리콘은 약150W/m·K.

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반도체로서의 실리콘 탄화물

우리는 이미 SiC의 많은 응용 분야를 논의했습니다.SiC의 가장 흥미로운 응용은 다음과 같은 장치에 대한 전력 반도체 재료로서의 성능에 있습니다MOSFET그리고스코트키 차단 다이오드 (SBD).

높은 분해 강도, 넓은 대역 간격 및 우수한 열 전도성 덕분에 SiC는 많은 까다로운 응용 분야에서 실리콘, 게르마늄 및 갈륨 아르세나이드와 같은 물질을 능가 할 수 있습니다.

제조 기술이 계속 성숙함에 따라 실리콘 탄화물은 반도체 재료 분야에서 유망한 새로운 스타로 빠르게 상승하고 있습니다.