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5-7-1 avenir lié aux problèmes matériels

Technologie 5.silicon de carbure

5-7-1 avenir lié aux problèmes matériels

2018-01-08

Les sections précédentes de ce chapitre ont déjà mis en évidence les principaux obstacles techniques connus et les immaturités qui sont en grande partie responsables de la capacité des dispositifs SGS entravés. dans les termes les plus généraux, ces obstacles se résument à une poignée de problèmes matériels fondamentaux. La vitesse à laquelle le plus critique de ces problèmes fondamentaux est résolu aura un impact considérable sur la disponibilité, la capacité et l'utilité de l'électronique de semi-conducteurs sic. par conséquent, l'avenir de l'électronique sic est lié à l'investissement dans la recherche de matériaux de base pour résoudre les obstacles liés aux matériaux difficiles à la performance du dispositif sic, le rendement et la fiabilité.


le défi matériel qui est sans doute la plus grande clé de l'avenir de la sic est l'élimination des dislocations des plaquettes sic. Comme décrit précédemment dans ce chapitre et ses références, les mesures les plus importantes du rendement du redresseur de puissance sic, incluant les caractéristiques, la fiabilité et le coût des appareils, sont inévitablement impactées par les fortes densités de dislocations présentes dans les wafers commerciaux et les épilayers. Si la qualité de la plaquette sic est proche de celle des plaquettes de silicium (qui contiennent généralement moins d'un défaut de dislocation par centimètre carré), des redresseurs de grande puissance unipolaires et bipolaires plus performants (y compris les appareils de classe kilovolt et kiloampère) disponible pour une utilisation bénéfique dans une variété beaucoup plus grande d'applications de haute puissance. des améliorations similaires seraient également réalisées dans les transistors sic, ouvrant la voie à des dispositifs de haute puissance sic pour remplacer avantageusement les dispositifs de puissance à base de silicium dans une gamme d'applications et de systèmes extrêmement étendue et utile (section 5.3). cette avancée permettrait une «révolution» beaucoup plus rapide et plus large des systèmes électroniques de puissance sic par rapport à l'évolution relativement plus lente et à l'insertion dans les marchés de niche qui ont eu lieu depuis la commercialisation des gaufrettes il y a environ 15 ans. Comme mentionné dans la section 5.4, des résultats de laboratoire récents indiquent que des réductions radicales des dislocations de plaquettes sont possibles en utilisant des approches radicalement nouvelles de la croissance des plaquettes sic par rapport aux techniques de croissance en boule standard utilisées par tous les vendeurs de plaquettes sic. On peut soutenir que l'avenir des dispositifs à haute puissance peut dépendre du développement et de la commercialisation pratique de techniques de croissance à faible densité de dislocations, qui diffèrent sensiblement de celles employées aujourd'hui.


Il est important de noter que d'autres semiconducteurs émergents à large bande interdite, en plus de la sic, offrent en théorie des avantages aussi importants sur la technologie des semi-conducteurs au silicium que ceux décrits à la section 5.3. par exemple, le diamant et certains semi-conducteurs de composés de nitrure de groupe III (tels que gan, tableau 5.1) ont un champ de claquage élevé et une faible concentration de porteurs intrinsèques qui permettent un fonctionnement à des densités de puissance, des fréquences et des températures comparables. Cependant, comme sic, les dispositifs électriques dans ces semi-conducteurs sont également entravés par une variété de défis matériels difficiles qui doivent être surmontés afin que des performances avantageusement élevées puissent être obtenues et commercialisées de manière fiable. Si l'expansion des capacités de l'électronique sic évolue trop lentement par rapport aux autres semi-conducteurs à large bande passante, il est possible que cette dernière capture les applications et les marchés initialement envisagés pour sic. toutefois, si sic réussit à être le premier à proposer une large bande passante fiable et rentable à une application particulière, les technologies à large bande passante qui suivront devront probablement atteindre des paramètres de coût / performance bien meilleurs pour déplacer la sic. il est donc probable que sic, dans une certaine mesure, continuera son évolution vers l'expansion de l'enveloppe opérationnelle de la capacité de l'électronique semi-conducteur.

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