Silikon karbida (Sic) telah menjadi salah satu bahan semikonduktor paling penting untuk masa depan elektronika daya, Perangkat RF/microwave, dan teknologi pita lebar. Di antara berbagai jenis substrat SiC, SiC Tipe N dan Semi-Isolasi (DAN) SiC adalah dua yang paling banyak digunakan. Mereka berbagi struktur kristal yang sama, tetapi karakteristik kelistrikannya, dopan, dan aplikasi penggunaan akhir pada dasarnya berbeda.

Apa itu Silikon Karbida Tipe N (SiC Tipe-N)?

SiC Tipe-N adalah substrat silikon karbida konduktif yang dibentuk dengan mendoping kristal dengan nitrogen (N) atau fosfor (P). Dopan ini memperkenalkan elektron bebas, mengubah SiC menjadi semikonduktor tipe-n dengan konduktivitas listrik yang sangat baik.

Karakteristik Utama SiC Tipe-N

• Resistivitas rendah: 0.02–20 Ω·cm
• Dopan: Nitrogen (paling umum untuk 4H-SiC)
• Mobilitas elektron tinggi dan konsentrasi pembawa
• Ideal untuk daya tinggi, perangkat switching tegangan tinggi

Dimana SiC Tipe N Digunakan

Tipe-N 4H-SiC is the foundation for nearly all SiC power devices, termasuk:

• MOSFET SiC
• Dioda Penghalang Schottky SiC (SBD)
• JFET SiC & IGBT
• Modul daya untuk kendaraan listrik dan penyimpanan energi
• Penyearah dan konverter tegangan tinggi

Karena sifatnya yang konduktif, SiC Tipe-N dirancang khusus untuk elektronika daya, di mana kontrol konduksi arus yang tepat diperlukan.

Apa itu SiC Semi-Insulasi (DAN SiC)?

SiC semi-isolasi dirancang untuk memiliki resistivitas yang sangat tinggi, biasanya berkisar antara 10⁶–10⁹ Ω·cm. Hal ini dicapai melalui vanadium (V) doping atau dengan menumbuhkan SiC intrinsik dengan kemurnian sangat tinggi.

Vanadium menjebak pembawa bebas, mencegah konduksi listrik sekaligus menjaga sifat termal dan mekanik SiC yang sangat baik.

Karakteristik Utama SiC Semi-Insulasi

• Resistivitas yang sangat tinggi: 1–10⁹ Ω·cm
• Dopan: Vanadium (V)
• Tidak ada pembawa bebas → berperilaku seperti isolator
• Performa RF luar biasa dengan kebocoran rendah dan kapasitansi parasit rendah

Dimana SI SiC Digunakan

SiC semi-isolasi sangat penting untuk perangkat RF dan gelombang mikro, seperti:

• HEMT GaN-on-SiC (5Stasiun pangkalan G)
• Sistem komunikasi radar dan satelit
• Amplifier dengan kebisingan rendah (LNA)
• Penguat daya frekuensi tinggi
• Modul ujung depan RF

SI-SiC bertindak sebagai substrat ideal untuk epitaksi GaN karena menyediakan isolasi listrik, kerugian dielektrik yang rendah, dan konduktivitas termal yang luar biasa.

Tipe-N vs. SiC Semi-Isolasi: Apa Perbedaan Sebenarnya?

Di bawah ini adalah perbandingan detail kedua jenis material tersebut.

1. Resistivitas

• Tipe-N: Resistivitas rendah (konduktif)
• DAN SiC: Resistivitas sangat tinggi (isolasi)

2. Fungsi di Perangkat

• Tipe-N: Konduksi arus pada perangkat listrik
• DAN SiC: Isolasi listrik untuk perangkat berbasis RF dan GaN

3. Perbedaan Doping

• Tipe-N: Nitrogen atau fosfor
• DAN SiC: Vanadium (kompensasi pengangkut)

4. Sifat Termal

Keduanya mempertahankan konduktivitas termal tinggi yang melekat pada SiC, tetapi SI SiC lebih disukai untuk pembuangan panas RF pada frekuensi yang sangat tinggi.

5. Biaya

• Tipe-N: Biaya lebih rendah; diproduksi secara luas
• DAN SiC: Biaya lebih tinggi; membutuhkan pertumbuhan kemurnian tinggi dan kompensasi vanadium

6. Aplikasi Terbaik

Mengapa Memilih Substrat SiC yang Benar Itu Penting

Substrat menentukan:

• Kinerja perangkat
• Kebocoran arus
• Kecepatan peralihan
• Stabilitas termal
• Kebisingan RF dan kemurnian sinyal
• Efisiensi keseluruhan

Elektronika daya memerlukan substrat konduktif (Tipe-N), sedangkan teknologi RF dan gelombang mikro memerlukan substrat isolasi (DAN SiC).

Memilih jenis SiC yang benar memastikan kinerja yang lebih baik, masa pakai perangkat lebih lama, dan menurunkan kehilangan energi.

Kesimpulan

Baik SiC Tipe-N maupun SiC Semi-Insulasi adalah material penting yang menggerakkan elektronik modern.

• Jika aplikasi Anda melibatkan konversi daya, penyimpanan energi, EV, atau penggerak industri, pilih SiC Tipe-N.
• Jika Anda bekerja dengan 5G RF, gelombang mikro, radar, atau sistem berbasis GaN, SI SiC adalah pilihan yang tepat.

Memahami perbedaan ini membantu teknisi dan pembeli memilih media yang tepat untuk kinerja optimal.