Кремний, кремний карбид және галлий нитриді

Ортақ пайдаланылған цифрлық өнімдер мен жоғары технологиялық электромобильдер, 5G базалық станциясының артында, 5G базалық станциясы, 3 негізгі жартылай өткізгіш материалдары бар: кремний, кремний карбид және галлий нитриді. Олар бір-біріне балама емес, олар командадағы мамандар, ал әр түрлі ұрыс алаңдарында алмастырылмайтын күш-жігері бар. Олардың еңбек бөлінісін түсіну, біз заманауи электроника өнеркәсібінің даму ағашын көре аламыз.

1.Кремний: Интегралды схемалардың негізгі тасты

Кремний, сөзсіз жартылай өткізгіштің патшасы, барлық жоғары интеграцияланған және күрделі есептеулерді басқарады. Компьютерлік CPU, мобильді SOC, графикалық процессорлар, жад, жад және түрлі микроконтроллерлер және цифрлық логикалық чиптер, барлығы дерлік кремний негізіне салынған.

Неліктен кремний осы өрісте басымдық береді

1) Тамаша интеграцияланған дәреже

Кремнийдің керемет материалдық қасиеттері бар, оны термиялық тотығу процесі арқылы бетіне керемет SiO2 оқшаулағыш қабығын өсіруге болады. Бұл мүлік CMOS транзисторын құруға негіз болып табылады, бұл микросхемистік, тіпті он миллиард транзисторды, тіпті он миллиард транзисторларды, тіпті кішкентай кешенді логистикалық функцияларға қол жеткізу үшін.

2) жетілген процесс және арзан құны

Жарты ғасырдан астам уақыт өткеннен бастап кремний процесі бүкіл адамзат өнеркәсіптік өркениетінің нәтижесі болып табылады. Тазартудан, хрусталь тартқыштан, фотолитографияға, майлауға, ол жетілген және үлкен өнеркәсіптік тізбекті қалыптастырады, бұл таңғажайып және үлкен сапалы кристаллды таңқаларлық және өте төмен бағамен шығарады.

3) жақсы тепе-теңдік

Кремний өткізгіштік арасындағы ең жақсы тепе-теңдікке, ауысу жылдамдығына, өндіріске, жылудың өзіндік құнына жетеді. Ол өзінің жоғары деңгейдегі материалының жұмысына сәйкес келмеуі мүмкін, бұл өте жақсы және күрделі сандық сигналдар мен логикалық операцияларды жүргізу үшін ең үнемді таңдау.

2.Кремний карбиді: Жоғары вольт майдандағы өкілеттіктер

СИК - бұл жоғары вольт, жоғары қуатты өрістегі төңкеріс материалы. Ол негізінен «Қуат құрылғыларында» қуатты түрлендіру және бақылау үшін қолданылады. Мысалы, негізгі жетек Inracter, борттық зарядтағыш, жаңа энергетикалық көліктердегі DC-DC түрлендіргіші; Smart Grid конвертері, өндірістік қозғалтқыштар және өнеркәсіп және электр желілеріндегі теміржол транзиті; Жаңа энергетикалық энергия өндіруші өнеркәсіптегі фотоэлектрлік инверторлар және жел энергетикасы.

Неліктен SIC жоғары вольтты қосымшаларға жарамды

1) электр өрісінің өте жоғары деңгейі

SIC электр өрісінің күші 10 есе жоғары, содан кейін кремний. Бұл кернеуді аяқтауды білдіреді, бұл кернеуді ойлаңыз, SIC эпитаксие қабаты жұқа болуы мүмкін, допинг концентрациясы жоғарыдан, құрылғының кедергісін азайту үшін допинг концентрациясы жоғарырақ болуы мүмкін. Қарсыласу төмен болған кезде, өткізген кезде энергияның жоғалуы және жылу энергиясын едәуір төмендетуге болады.

2) Жақсы жылу өткізгіштік

SIC жылу өткізгіштігі кремнийдің 3 есе көп. Жоғары қуатты қосымшада қыздыру - «ең өлтіруші». SIC құрылғысы жүйенің тұрақты жұмысына мүмкіндік беретін немесе жылу тарату жүйесін жеңілдетуге мүмкіндік беру үшін қыздыруды тездете алады.

3) Жоғары температуралы жұмыс қабілеттілігі

Кремний құрылғысының жұмыс температурасы әдетте 175 ° C-тан төмен, ал SIC құрылғысы 200 ° C-тан жоғары жұмыс істей алады. Бұл оны автомобиль қозғалтқышына жақын орналасқан электронды жүйелер сияқты жоғары температуралы және қатал ортада сенімді етеді.

3.Галлий нитриді: Жоғары жиілікті трек бойынша жылдамдықты ізашар

Ганның негізгі артықшылығы жоғары жиілікте. Ол екі өрісте жарқырайды:

Жоғары жиілікті қуат электроникасы (жылдам зарядтау): қазіргі уақытта ең кең таралған бағдарлама бізді жинақы және жоғары тиімді ган жылдам зарядтағыштарды қолдануға мүмкіндік береді.

RF алдыңғы жағы: Қорғаныс өнеркәсібіндегі 5G байланыс базалық станциялары мен радиолокациялық жүйелердегі қуат күшейткіштері.

Неліктен Ган жоғары жиілікті көрсеткіштер патшасы

1) Электронды қанықтыру жылдамдығы: электрондар: электрондар ган материалдарында өте тез қозғалады, яғни транзисторлар өте жоғары жылдамдыққа жете алады. Қуат көздерін ауыстыру үшін, жоғары коммутациялық жиіліктер шағын және жеңіл конденсаторлар мен индукторларды қолдануға мүмкіндік береді, осылайша зарядтағышты миниатюризациялауға мүмкіндік береді.

2) Жоғары электронды ұтқырлық транзистор (HEMT): Алдыңғы мақалада көрсетілгендей, GAN-ALGEROGUNCTICE интерфейсі екі өлшемді электронды газды (2DEG) автоматты түрде құра алады, бұл өте жоғары электронды концентрациясы бар және өте жоғары электронды концентрациясы бар, сонымен қатар төзімділіктен өте төмен. Бұл ган құрылғыларын жоғары жылдамдықты коммутация кезінде өткізудің аз мөлшері және коммутация жоғалтудың төмен артықшылықтарын береді.

3) Wider BandGap: кремний карбидіне ұқсас, Ган, сонымен қатар ганның кең жолақтары бар, бұл жоғары температура мен жоғары кернеуге және кремнийге қарағанда берік береді.