Siliciumcarbid: Den lyse stjerne i tredje generation af halvledermaterialer

1, Definition og struktur af siliciumcarbid
Siliciumcarbid, hvad angår dets kemiske sammensætning, er en forbindelse lavet af to elementer, silicium (SI) og carbon (c), bundet kovalent . dets krystalstruktur er rig og varieret, og de almindelige kubiske krystringssystemer (-SIC) og hexagonalt krystalsystem (-sisk) . forskellige krystrukturer (-sic) Forskellige præstationsegenskaber, hvor -sic er mere almindelige i industrielle anvendelser på grund af dets højere termiske og kemiske stabilitet . på atomniveau, silicium og carbonatomer er nøjagtigt på linje til at danne en stærk og organiseret gitterstruktur, der lægger et solidt fundament for de unikke egenskaber ved siliconcarbid

2, karakteristika ved siliciumcarbid
(1) Høj båndbredde: Siliciumcarbid har en båndbredde på op til 3 . 2ev, cirka tre gange den for konventionelle siliciummaterialer . Denne funktion gør det muligt for siliciumkarbidenhed Temperaturer, siliciumenheder kan opleve en dramatisk stigning i bærerkoncentration på grund af termisk excitation, hvilket kan føre til enhedsfejl, medens siliciumcarbidenheder er i stand til at opretholde stabil drift på grund af dens høje båndbredde, som effektivt beskytter mod sådanne termiske forstyrrelser.
(2) Høj termisk ledningsevne: Siliciumcarbid har en meget høj termisk ledningsevne, som er 3-5 gange højere end silicium . god termisk ledningsevne betyder, at siliciumkarbid er i stand til at udføre varme mere effektivt og hurtigt sprænge den varme, der genereres under driften af ​​elektroniske enheder, hvilket effektivt sænker enhedstemperaturen og forbedrer varmen og forbedrer opvarmningen hurtigt og hurtigt og hurtigt spreder opvarmning Effektivitet . At tage strøm Halvlederenheder Som et eksempel, når man kører ved høj effekt, vil en stor mængde varme få enhedens ydelse til at falde eller endda skade den . enheder, der er foretaget med siliconcarbidmaterialer, er imidlertid i stand til at køre stabilt og konsekvent ved højere effekt på grund af dets fremragende varme spredningsevne, hvilket meget forbedrer ydelsens ydelse og tjeneste liv for enheder .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
(3) Feltstyrke med høj nedbrydning: nedbrydningsfeltstyrken for siliciumcarbid er ca. 10 gange silicium, hvilket gør det muligt for det Carbide -enheder kan effektivt reducere antallet af enheder og systemstørrelse, samtidig med at systemets konverteringseffektivitet og stabilitet .}
(4) high hardness and wear resistance: silicon carbide is extremely hard, Mohs hardness of 9.5, second only to diamond. This high hardness characteristic makes it widely used in the field of wear-resistant materials, such as making abrasives, cutting tools, wear-resistant linings and so on. In industrial production, many equipments need to run in Det hårde slidmiljø, såsom minemaskineri i knuseren, møllen, brugen af ​​siliciumcarbidmateriale -dele markant kan forbedre udstyrets slidmodstand, reducere omkostningerne til vedligeholdelse af udstyret og udvide udstyrets levetid.
) Korrosionsbestandig rørledning, reaktorforing og så videre .

3, påføring af siliciumcarbid
(1) Nye energikøretøjer: I området nye energikøretøjer spiller siliciumcarbid en stadig vigtigere rolle . På den ene side kan brugen af ​​siliciumcarbidkraftmoduler i motordrevssystem Forbedringer i energieffektivitet og ydeevne . På den anden side, i ombordopladning og DC/DC-konvertering, kan anvendelsen af ​​siliciumcarbidenheder realisere højere effekttæthed og hurtigere opladningshastighed, hvilket forbedrer opladningens opladning af brugere {{6} med den hurtige udvikling af markedet
(2) 5G communication: 5G communication network puts forward higher requirements on the performance of RF devices. Due to its high electron mobility, high breakdown field strength and other characteristics, silicon carbide-based RF devices are able to achieve higher power output and more efficient signal processing to meet the demand for high-power, high-efficiency RF devices in 5G base stations. At the same time, the Miniaturisering og lette egenskaber ved siliciumcarbidenheder hjælper også med at reducere volumen og vægten af ​​basisstationsudstyr, forbedre udstyrets integration og pålidelighed og fremme den udbredte anvendelse og udvikling af 5G -kommunikationsteknologi .
(3) Photovoltaic and energy storage: In the photovoltaic industry, the inverter is the key equipment for converting solar energy into electricity. The application of silicon carbide power devices can effectively improve the conversion efficiency of the inverter and reduce its energy loss in the working process, thus improving the overall performance and economic benefits of the photovoltaic power generation system. In the field of energy Opbevaring, siliciumcarbidenheder kan bruges i batteristyringssystemer og strømkonverteringssystemer, som kan realisere hurtig opladning og udledning, forbedre stabiliteten og pålideligheden af ​​energilagringssystemet og fremme udvikling og anvendelse af energilagringsteknologi .
(4) Aerospace: Aerospace-feltet er ekstremt krævende på ydelsen af ​​materialer, der kræver materialer med høj pålidelighed, høj temperaturresistens, strålingsmodstand og andre egenskaber . siliciumcarbid er blevet vidt brugt i luftfartsfeltet i kraft af dets fremragende omfattende ydeevne . For eksempel, siliconcarbidmateriale og enheder kan lege en vigtig rolle i den hostlige bestanddel af bestemmelsessventilbøjning, kan silicon-silicon-carbidmaterialer og enheder være en vigtig rolle i den hørde, der kan bestrider bestemmelsessammenn. af luftfartsmotorer, varmeafledningssystemerne for elektronisk udstyr i fly og kraftsystemer hos satellitter, hjælper med at forbedre ydelsen og pålideligheden af ​​rumfartsudstyr, reducere udstyrets vægt og forbedre effektiviteten af ​​energiforbruget .
(5) industrial and electric power: in the industrial field, silicon carbide can be used to manufacture a variety of wear-resistant, high temperature, corrosion-resistant parts, such as mechanical seals, high-temperature furnace lining, wear-resistant piping, etc., to improve the service life of industrial equipment and operational efficiency. In the field of electric power, silicon Karbidkraftindretninger kan bruges i transmission, transformation og distribution af smart gitter, til at realisere effektiv konvertering og transmission af elektrisk energi, forbedre stabiliteten og pålideligheden af ​​strømnettet og reducere transmissionstab .
4, udviklingstrenden for siliciumcarbid
(1) Teknologisk innovation til fremme Siliciumcarbid i flere avancerede felter .
(2) Cost reduction to promote market penetration: At present, the relatively high cost of silicon carbide materials and devices, limiting its large-scale application. In the future, with the expansion of the production scale, the maturity of the technology and the improvement of the industrial chain, the production cost of silicon carbide is expected to gradually reduce. On the one hand, the enterprise through the expansion of production Kapacitet til at opnå stordriftsfordele, reducere produktionsomkostningerne pr. Produktenhed; På den anden side vil teknologisk innovation forbedre produktionseffektiviteten, reducere forbruget af råvarer og skrothastighed og yderligere reducere omkostningerne . reducerede omkostninger vil gøre siliciumcarbid i flere områder med økonomisk gennemførlighed, for at fremme dens markedsindtrængning og applikationsudvidelse .
(3) Application areas continue to expand: with the improvement of silicon carbide performance and cost reduction, its application areas will continue to expand. In addition to the existing new energy vehicles, 5G communications, photovoltaic energy storage and other areas of in-depth application, silicon carbide will also be in the emerging areas such as quantum computing, artificial intelligence hardware acceleration, solid-state LiDAR and other aspects of the application Af enormt potentiale . på samme tid som den globale bekymring for energieffektivitet og miljøbeskyttelse fortsætter med at vokse, vil siliciumcarbid, som et meget effektivt og energibesparende materiale, spille en vigtigere rolle i energisektoren, hvilket bidrager til den globale energiovergang og bæredygtig udvikling .
(4) Accelerated development of industrial synergy: the development of the silicon carbide industry can not be separated from the industry chain of upstream and downstream enterprises. In the future, enterprises in substrate, epitaxial, device manufacturing, application development and other links will strengthen cooperation and communication to form a closer industrial ecology. Through joint technical research and development, development of industry Standarder, optimering af forsyningskædestyring osv. ., for at forbedre industriens samlede konkurrenceevne og fremme den hurtige og sunde udvikling af siliciumcarbidindustrien .
Afslutningsvis, som en repræsentant for den tredje generation af halvledermaterialer, er siliciumcarbid ved at blive et globalt forskningshotspot inden for materialevidenskab og halvledere, og fokuset i industriel udvikling i formue af dens fremragende ydeevne og brede anvendelsesudsigter . med den kontinuerlige fremskridt med teknologi og den gradvise modning af industrien, siliconcarbider forventes at realisere gennembrud i mere Fremme af moderne videnskabelig og teknologisk fremgang og social udvikling .