giriiş
Güç elektroniği endüstrisindeki teknolojik gelişmeler, Silisyum Karbürlü Wafer'lar sayesinde yükselişte. Bu özel yarı iletken malzemeler, onları yüksek frekans ve yüksek güç gerektiren cihazların üretimi için en iyi seçenekler haline getiren benzersiz nitelikler sunar. Bu makale, Silisyum Karbürlü wafer'ları, özelliklerini ve uygulamalarını inceleyecektir.
Silisyum Karbürlü Waferların Özellikleri
Silisyum Karbür (SiC) yonga, bileşikten üretilen ince bir kristal malzeme parçasıdır yarı iletken, Silisyum Karbür. Yarı iletken gofretteki bu iki elementin atomları kovalent olarak birbirine bağlanmıştır ve bu da son derece kararlı olduğu bilinen sert bir kristal kafes yapısı oluşturur. Özünde, cihazlarda iyi performans seviyelerini korurken dikkate değer bir sertliğe ve ısıyı iletme yeteneğine sahiptir.
SiC yongalar, yerleştirildikleri her türlü cihazın yüksek sıcaklık ve voltaj altında en iyi sonucu üretmesini sağlayan geniş bir bant aralığına (yaklaşık 3,3 eV) sahiptir.
Silisyum Karbürlü Wafer'lar çeşitli formlarda olabilir, başlıcaları çeşitli sektörlerde, özellikle güç elektroniği endüstrisinde kullanılan 4H-SiC ve 6H-SiC formatlarıdır. Wafer'ın kristal kafesinin yapısı H harfiyle gösterilirken, kristal yapı içindeki atomların istifleme dizisi 4 ve 6 sayılarıyla gösterilir.
Bu yarı iletken gofretler veya bazen adlandırıldıkları gibi alt tabakalar, ısıyı bir noktadan diğerine aktarmada, oksidasyona direnmede, verimliliği artırmada ve ayrıca onları Silikon gofretlerden üstün kılmada mükemmeldir. Harika bir elektriksel iletkenliğe sahiptirler; bu nedenle elektrikli araçlardan (EV'ler) bilgisayar çiplerine, havacılık, lazerler, LED'ler, optik alıcılar, Schottky diyotlar, MOSFET transistörleri, güneş hücreleri ve entegre devrelere kadar uzanan uygulamalarda kullanılırlar.
150 mm ile 200 mm arasında standart çapa ve şık bir düzlüğe sahip olan SiC wafer aygıtları, yüksek sıcaklık ve voltajları yönetebilme kabiliyetleri nedeniyle daha iyi ve daha hızlı anahtarlama hızlarına, daha küçük boyutlara ve aşırı ısınmaya karşı etkileyici bir bağışıklığa sahip olma eğilimindedir.
Doping SiC Wafer'lar
Silisyum karbür yongalarının elektriksel özelliklerini kontrol etmek için, zamanla doping adı verilen bir işlem benimsenmiştir. Bu, iyon implantasyonu ve epitaksiyel büyüme sırasında hareketsiz doping gibi çeşitli teknikler aracılığıyla SiC yongalarına safsızlıkların sokulmasıdır. Zamanla bu çeşitli teknikler, kontrollü doping aktivasyonu ve konsantrasyonlarına yol açarak uygun şekilde iyileştirilmiştir. Bu dopantlardan bazıları, elektron açısından zengin Azot (n tipi) ve p tipi iletkenliği kontrol eden bor içerir.
SiC Wafer Çeşitleri
İki ana SiC yonga türü vardır:
-
Cilalı SiC gofret
-
Epitaksiyel Kristalin SiC gofret
Cilalı SiC yongası, çoğunlukla yüksek güç elektroniğinde kullanılan yüksek saflıkta SiC kristallerinden oluşan tek bir Silisyum Karbür disktir. 100 mm ile 150 mm arasında değişen çap boyutlarında mevcuttur.
Öte yandan, n-tipi epitaksi olarak da adlandırılan epitaksiyel kristalin SiC yonga tipi, bir yüzeye birkaç silisyum karbür kristalinin eklenmesiyle oluşur. Burada, malzemenin kalınlığı dikkatlice kontrol edilir.
Silisyum Karbürlü Waferların Özellikleri
SiC Wafer'ları olağanüstü kılan benzersiz özelliklerden bazıları şunlardır:
1. Enerjinin verimli kullanımı.
2. Uzun ömürlülük ve yüksek frekanslarda çalışabilme yeteneği.
3. 200°C’ye kadar sıcaklıklarda çalışabilme özelliği.
4. Düşük anahtarlama kayıpları.
5. Yüksek ısı iletkenliği
6. Daha düşük termal genleşme.
7. Güçlü elektron ve delik hareketliliği.
8. Yüksek arıza elektrik alanı.
9. Etkileyici termal direnç.
10. Oksidasyona ve zorlu koşullara karşı mükemmel direnç.
Prime ve Araştırma Sınıfı Silisyum Karbürlü Wafer'lar Arasındaki Karşılaştırma
Silisyum Karbür gofretlere gelince, genellikle aralarından seçim yapabileceğiniz iki farklı sınıf vardır: Prime Sınıfı ve Research Sınıfı Sic Gofretleri. Ancak, her iki sınıfın da avantajları ve dezavantajları vardır. Satın alma maliyeti, uygulaması ve yoğunluklardaki kusur gibi faktörler, seçim yapmak istediğinizde dikkate alınması gereken hayati faktörler olabilir.
Birinci Sınıf Silisyum Karbürlü Waferlar
Bu tip gofretleri, çok yüksek seviyede performans ve güvenilirlik gerektiren üst düzey uygulamalar için kullanabilirsiniz. Bu yüksek kaliteli Silisyum Karbür gofretleri, yüksek saflık seviyelerine ve çok düşük seviyede kusur yoğunluklarına sahiptir ve bu da onu sizin için iyi bir seçim haline getirir. Bu kalite, her koşulda çok iyi performans göstermelerini ve size çok az veya hiç hata vermemelerini sağlar.
Prime Grade SiC Wafer'lar havacılık, üst düzey bilgi işlem, bilgisayar çipi teknolojisi, enerji güç dönüştürücüleri ve güç elektroniği sektörlerinde oldukça kullanışlıdır. Bunun nedeni, bu sektörlerde arızaya yer olmamasıdır, bu da bu wafer'ı diğer araştırma sınıfı varyantlarla karşılaştırdığınızda daha pahalı hale getirir.
Özellikler - Birinci Sınıf SiC Wafer'lar:
1. Birinci sınıf SiC gofretlerin kullanılabilir alanı genellikle yaklaşık 90%'dir.
2. Ayrıca çok düşük bir kusur yoğunluğuna sahiptirler.
3. Bu gofretler 5/cm² mikroboru yoğunluğuna sahiptir.
4. Yaklaşık 90%'lik düzgün bir özdirenç gösterirler.
5. Prime Grade SiC wafer'lar genel kalınlık, eğrilik ve yaylanma açısından en iyi değerlere sahiptir, bu da onları verimli ve kararlı yarı iletkenler haline getirir.
Araştırma Sınıfı Silisyum Karbürlü Waferlar
Bu tipteki gofretler size kalite ve maliyet arasında bir denge sunar. Geliştirmek, yeni fikirler ve yenilikler yaratmak veya belki de yarı iletken projeleri üzerinde deneyler yapmak istiyorsanız, araştırma sınıfı SiC gofretler sizin seçeneğinizdir. Bu gofretler, daha yüksek bir kusur yoğunluğuna ve daha fazla değişkenliğe sahip oldukları için birinci sınıf SiC gofretler kadar hassasiyet sağlamaz.
Bu wafer'lar size makul miktarda yüksek standartlı operasyonlar sunabilmesine rağmen, özellikle maliyet etkin olacak ve akademik ve araştırma çalışmaları gibi daha az kritik projeler ve deneyler için uygun olacak şekilde üretilmiştir.
Özellikler - Araştırma Sınıfı Silisyum Karbürlü Waferlar:
1. Bu waferların kullanılabilir alanı yaklaşık 80%'dir.
2. Ayrıca daha yüksek bir kusur yoğunluğuna ve 10/cm²'lik bir mikro boru yoğunluğuna sahiptirler.
3. Bunların homojen özdirençleri yaklaşık 80%'dir.
5. Kalınlıkları, yay değerleri ve çözgüleri daha iyidir ancak optimum değildir.
Prime veya Research Grade SiC wafer'ları seçerken sizin için en iyi seçeneğin onu ne için kullanmayı planladığınıza bağlı olduğunu açıkça gördünüz. Örneğin, yeni bir yarı iletken için araştırma yapan bir üniversite öğrencisiyseniz, araştırma sınıfı SiC wafer'lar sizin için en iyi seçenek olabilir, ancak hata için minimum alan olan üst düzey uygulamalar üretmeyi amaçlayan bir üreticiyseniz durum farklı olacaktır.
SiC Wafer'ların Uygulanabileceği Çeşitli Yollar
SiC wafer'ları uygulayabileceğiniz birçok alan vardır, bu alanlar arasında Schottky diyotları, MOSFET transistörleri gibi güç aygıtları bulunur. Ayrıca optoelektronik, bilgisayar çipleri, kablosuz altyapılar ve uydu iletişim sistemleri ve radar sistemleri, güneş sistemi invertörleri, rüzgar türbini dönüştürücüleri, hidroelektrik projeleri vb. içeren yenilenebilir enerji sistemleri gibi havacılık ve askeri operasyonlarda da uygulayabilirsiniz.
Sic Wafers'ın Güncel Uluslararası Trendi ve Piyasa Değeri
SiC yongalarının mevcut piyasa değerine ve küresel eğilimlerine dikkatlice bakarsanız, SiC yonga uygulamalarının önemli dalgalar kazandığını görürsünüz. 5G icat edildiğinden ve dünya çapında büyük ölçüde benimsenmeye başladığından beri, SiC yongalarına olan talep o zamandan beri fırladı.
2021'de SiC gofretlerinin piyasa değeri yaklaşık $367,8 milyona yükseldi ve şu anda 19,1%'lik bir Güncel Yıllık Büyüme Oranına (CAGR) sahip. COVID-19 küresel salgını nedeniyle 2020'de 12,1%'lik bir düşüşe rağmen, piyasa analistleri 2029 yılına kadar $1,4 milyarı aşacağını öngörüyor. İlginç bir şekilde, Kuzey Amerika silikon karbür gofret pazarına önde gelen bir katkıda bulunurken, Shin-Etsu Chemical dünyanın en büyük SiC gofret tedarikçisi olmaya devam ediyor.
Ancak burada GGSCeramikler, yarı iletken ihtiyaçlarınızı karşılamak için en yüksek kalitede ve uygun fiyatlı SiC yongaların harika bir karışımını sunuyoruz.
Sıkça Sorulan Sorular
Yarı iletkenler çiplerde neden kullanılır?
Yarı iletkenler, sistemdeki elektrik akımlarının akışını, genel sistem işlevlerini aksatmadan düzgün bir şekilde kontrol etme kabiliyetleri nedeniyle çiplerde kullanılır.
Silisyum gofretleri silisyum karbür gofretlerden ayıran özellikler nelerdir?
Silisyum karbürlü levhalar, silikon levhaların on katı bir bant aralığına sahiptir. Bu, daha yüksek sıcaklıklara, voltajlara ve ayrıca silikon levhalardan daha iyi bir termal iletkenliğe uyum sağlayabilecekleri anlamına gelir.
Yarıiletken Wafer'lar Elektronikte Neden Yaygın Olarak Kullanılır?
Yarı iletken gofretler, elektrik akışını iletme ve aynı zamanda etkili bir şekilde kontrol etme gibi doğal bir yeteneğe sahip oldukları için elektronikte yaygın olarak kullanılır, bu sayede bir elektrikli cihazdaki bileşenler arasındaki elektrik akımının akışı için kontrol sistemi olarak hizmet etmeleri kolaylaşır. Bu özel özellik, neden hala bilgisayar çipleri ve entegre devrelerin üretiminde kullanıldığını da gösterir.
Çözüm
Düşük maliyetle yüksek performans üretmeye devam ederken, Silisyum Karbürlü Wafer'lar tartışmasız olarak dünya çapında yarı iletken endüstrisinin büyümesinde önemli bir katalizör haline geldi. Güç elektroniğindeki sayısız uygulamasından havacılık ve diğer akıl almaz yeniliklere kadar, kesinlikle rekorlar kırıyor ve yakında yeni rekorlar kırıyor.