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Quali sono i parametri importanti del SiC?
Il carburo di silicio (SiC) è un importante materiale semiconduttore ad ampio gap di banda, ampiamente utilizzato nei dispositivi elettronici ad alta potenza e alta frequenza. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri chiave dei fogli di carburo di silicio e le loro spiegazioni dettagliate:
Parametri del reticolo
Assicurarsi che la costante reticolare del substrato corrisponda allo strato epitassiale da coltivare per ridurre difetti e sollecitazioni. Ad esempio, 4H-SiC e 6H-SiC hanno costanti reticolari diverse, che influiscono sulla qualità dello strato epitassiale e sulle prestazioni del dispositivo.
Sequenza di impilamento
Il SiC è composto da atomi di silicio e atomi di carbonio in un rapporto 1:1, ma la disposizione degli strati atomici è diversa, il che formerà una diversa struttura cristallina. Le forme cristalline comuni sono 3C-SiC (struttura cubica), 4H-SiC (struttura esagonale), 6H-SiC (struttura esagonale) e il corrispondente ordine di impilamento è: ABC, ABCB, ABCACB, ecc. Le proprietà elettroniche e fisiche di ogni tipo di cristallo è diverso, quindi scegliere quello giusto è fondamentale per una particolare applicazione.
Durezza di Mohs
Determinare la durezza del substrato, la durezza influenza il grado di difficoltà di lavorazione e resistenza all'usura. Il carburo di silicio ha una durezza Mohs molto elevata, tipicamente compresa tra 9 e 9,5, che lo rende un materiale molto duro adatto per applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura.
Densità
La resistenza meccanica e le proprietà termiche del substrato vengono influenzate. L'alta densità di solito significa migliore resistenza meccanica e conduttività termica.
Coefficiente di dilatazione termica
Si riferisce alla proporzione dell'aumento della lunghezza o del volume del substrato rispetto alla lunghezza o al volume originale quando la temperatura viene aumentata di un grado Celsius. La combinazione di substrato e strato epitassiale sotto variazione di temperatura influisce sulla stabilità termica del dispositivo.
Indice di rifrazione
Per le applicazioni ottiche, l'indice di rifrazione è un parametro chiave nella progettazione di dispositivi optoelettronici. La differenza nell'indice di rifrazione influisce sulla velocità e sul percorso delle onde luminose attraverso il materiale.
Costante dielettrica
Le caratteristiche capacitive del dispositivo sono influenzate. La costante dielettrica inferiore aiuta a ridurre la capacità parassita e a migliorare le prestazioni del dispositivo.
Conduttività termica
Fondamentale per applicazioni ad alta potenza e alta temperatura, in quanto influisce sull'efficienza di raffreddamento del dispositivo. L'elevata conduttività termica del carburo di silicio lo rende ideale per l'elettronica ad alta potenza, poiché conduce in modo efficiente il calore lontano dal dispositivo.
Bandgap
La differenza di energia tra la parte superiore della banda di valenza e la parte inferiore della banda di conduzione di un materiale semiconduttore. I materiali con gap a banda larga richiedono una maggiore energia per eccitare le transizioni elettroniche, il che fa sì che il carburo di silicio funzioni bene in ambienti ad alta temperatura e ad alta radiazione.
Campo elettrico di guasto
La tensione limite che un materiale semiconduttore può sopportare. Il carburo di silicio ha un campo elettrico distruttivo molto elevato, che gli consente di resistere a tensioni estremamente elevate senza guasti.
Velocità di deriva della saturazione
La velocità media massima che un vettore può raggiungere applicando un campo elettrico a un materiale semiconduttore. Quando l'intensità del campo elettrico aumenta in una certa misura, la velocità del portatore non aumenterà più con l'ulteriore aumento del campo elettrico e la velocità in questo momento è chiamata velocità di deriva di saturazione. Il carburo di silicio ha un'elevata velocità di deriva della saturazione, che favorisce la realizzazione di dispositivi elettronici ad alta velocità. Insieme, questi parametri determinano le prestazioni e l'idoneità delle lastre in carburo di silicio in una varietà di applicazioni, in particolare in ambienti ad alta potenza, alta frequenza e alta temperatura.
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