6 Inch Dia153mm 0.5mm monocrystalline SiC Silicon Carbide crystal seed Wafer atau ingot

Penerapan SiC dalam industri perangkat listrik

Dibandingkan dengan perangkat silikon, perangkat daya silikon karbida (SiC) dapat secara efektif mencapai efisiensi tinggi, miniaturisasi, dan sistem elektronik daya yang ringan.Kehilangan energi perangkat daya SiC hanya 50% dari perangkat Si, dan pembangkitan panas hanya 50% dari perangkat silikon, SiC juga memiliki kerapatan arus yang lebih tinggi.Pada tingkat daya yang sama, volume modul daya SiC secara signifikan lebih kecil daripada modul daya silikon.Mengambil modul daya cerdas IPM sebagai contoh, menggunakan perangkat daya SiC, volume modul dapat dikurangi menjadi 1/3 hingga 2/3 modul daya silikon.

Ada tiga jenis dioda daya SiC: dioda Schottky (SBD), dioda PIN, dan dioda Schottky yang dikendalikan junction barrier (JBS).Karena penghalang Schottky, SBD memiliki tinggi penghalang persimpangan yang lebih rendah, sehingga SBD memiliki keunggulan tegangan maju yang rendah.Munculnya SiC SBD telah memperbesar jangkauan aplikasi SBD dari 250V menjadi 1200V.Selain itu, karakteristiknya pada suhu tinggi baik, arus bocor balik tidak meningkat dari suhu kamar hingga 175 ° C. Dalam bidang aplikasi penyearah di atas 3kV, dioda SiC PiN dan SiC JBS telah menerima banyak perhatian karena tegangan tembusnya yang lebih tinggi. , kecepatan switching lebih cepat, ukuran lebih kecil dan bobot lebih ringan daripada penyearah silikon.

Perangkat MOSFET daya SiC memiliki resistansi gerbang yang ideal, kinerja switching kecepatan tinggi, resistansi rendah, dan stabilitas tinggi.Ini adalah perangkat pilihan di bidang perangkat daya di bawah 300V.Ada laporan bahwa MOSFET silikon karbida dengan tegangan pemblokiran 10kV telah berhasil dikembangkan.Para peneliti percaya bahwa MOSFET SiC akan menempati posisi yang menguntungkan di bidang 3kV - 5kV.

SiC Insulated Gate Bipolar Transistors (SiC BJT, SiC IGBT) dan SiC Thyristor (SiC Thyristor), perangkat IGBT tipe-P SiC dengan tegangan pemblokiran 12 kV memiliki kemampuan arus maju yang baik.Dibandingkan dengan transistor bipolar Si, transistor bipolar SiC memiliki rugi-rugi switching 20-50 kali lebih rendah dan penurunan tegangan penyalaan yang lebih rendah.SiC BJT terutama dibagi menjadi emitor epitaxial BJT dan emitor implantasi ion BJT, gain arus tipikal adalah antara 10-50.

Penerapan SiC dalam industri LED

Saat ini, kristal safir adalah pilihan pertama untuk bahan substrat yang digunakan dalam industri perangkat optoelektronik, tetapi safir memiliki beberapa kekurangan yang tidak dapat diatasi, seperti mismatch kisi, mismatch tegangan termal, resistivitas tinggi sebagai isolator, dan konduktivitas termal yang buruk. .Oleh karena itu, karakteristik substrat SiC yang sangat baik telah menarik banyak perhatian dan lebih cocok sebagai bahan substrat untuk dioda pemancar cahaya (LED) dan dioda laser (LD) berbasis galium nitrida (GaN).Data dari Cree menunjukkan bahwa penggunaan silikon karbida Perangkat LED substrat dapat mencapai tingkat pemeliharaan ringan 70% hingga 50.000 jam.Keunggulan SiC sebagai substrat LED:

* Konstanta kisi lapisan epitaksial SiC dan GaN cocok, dan karakteristik kimianya kompatibel;

* SiC memiliki konduktivitas termal yang sangat baik (lebih dari 10 kali lebih tinggi dari safir) dan mendekati koefisien ekspansi termal lapisan epitaksi GaN;

* SiC adalah semikonduktor konduktif, yang dapat digunakan untuk membuat perangkat struktur vertikal.Dua elektroda didistribusikan di permukaan dan bagian bawah perangkat, dapat mengatasi berbagai kekurangan yang disebabkan oleh struktur horizontal substrat safir;

* SiC tidak memerlukan lapisan difusi saat ini, cahaya tidak akan diserap oleh bahan lapisan difusi saat ini, yang meningkatkan efisiensi ekstraksi cahaya.