ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ได้กลายเป็นหนึ่งในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับอนาคตของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, อุปกรณ์ RF/ไมโครเวฟ, และเทคโนโลยีแถบความถี่กว้าง. ในบรรดาซับสเตรต SiC ประเภทต่างๆ, SiC ชนิด N และฉนวนกึ่ง (และ) SiC เป็นสองชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย. พวกเขามีโครงสร้างผลึกเดียวกัน, แต่มีลักษณะทางไฟฟ้า, สารเจือปน, และการใช้งานปลายทางมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐาน.

ซิลิคอนคาร์ไบด์ชนิด N คืออะไร (SiC ชนิด N)?

SiC ชนิด N เป็นซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์นำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการเติมคริสตัลด้วยไนโตรเจน (นู๋) หรือฟอสฟอรัส (พี). สารเจือปนเหล่านี้จะแนะนำอิเล็กตรอนอิสระ, เปลี่ยน SiC ให้เป็นเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม.

ลักษณะสำคัญของ SiC ชนิด N

• ความต้านทานต่ำ: 0.02–20 โอห์ม·ซม
• สารเจือปน: ไนโตรเจน (พบมากที่สุดสำหรับ 4H-SiC)
• การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูงและความเข้มข้นของตัวพา
• เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพลังงานสูง, อุปกรณ์สวิตชิ่งไฟฟ้าแรงสูง

ในกรณีที่ใช้ SiC ชนิด N

N-ประเภท 4H-SiC is the foundation for nearly all SiC power devices, รวมทั้ง:

• SiC MOSFET
• ไดโอดแบริเออร์ชอทกี SiC (SBD)
• SiC JFET & IGBT
• โมดูลพลังงานสำหรับ EV และการจัดเก็บพลังงาน
• วงจรเรียงกระแสและตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูง

เนื่องจากมีลักษณะเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า, N-Type SiC ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, ในกรณีที่ต้องมีการควบคุมการนำกระแสไฟฟ้าที่แม่นยำ.

SiC กึ่งฉนวนคืออะไร (และ SiC)?

SiC กึ่งฉนวนได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้มีความต้านทานสูงมาก, โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 10⁶–10⁹ Ω·cm. สามารถทำได้โดยวานาเดียม (วี) การโด๊ปหรือโดยการเพิ่ม SiC ภายในที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ.

วานาเดียมดักจับพาหะอิสระ, ป้องกันการนำไฟฟ้าในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติทางความร้อนและทางกลของ SiC ไว้ได้ดีเยี่ยม.

ลักษณะสำคัญของ SiC กึ่งฉนวน

• มีความต้านทานสูงมาก: 1–10⁹ Ω·ซม
• สารเจือปน: วาเนเดียม (วี)
• ไม่มีผู้ให้บริการฟรี → มีพฤติกรรมเหมือนฉนวน
• ประสิทธิภาพ RF ที่ยอดเยี่ยมพร้อมการรั่วไหลต่ำและความจุปรสิตต่ำ

ในกรณีที่ใช้ SI SiC

SiC กึ่งฉนวนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุปกรณ์ RF และไมโครเวฟ, เช่น:

• HEMT แบบ GaN-on-SiC (5สถานีฐานจี)
• ระบบสื่อสารเรดาร์และดาวเทียม
• เครื่องขยายเสียงรบกวนต่ำ (แอลเอ็นเอ)
• เพาเวอร์แอมป์ความถี่สูง
• โมดูลส่วนหน้า RF

SI-SiC ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในอุดมคติสำหรับ GaN epitaxy เนื่องจากให้การแยกทางไฟฟ้า, การสูญเสียอิเล็กทริกต่ำ, และการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม.

N-Type เทียบกับ. SiC กึ่งฉนวน: ความแตกต่างที่แท้จริงคืออะไร?

ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบโดยละเอียดของวัสดุทั้งสองประเภท.

1. ความต้านทาน

• N-ประเภท: ความต้านทานต่ำ (เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า)
• และ SiC: ความต้านทานสูงเป็นพิเศษ (ฉนวน)

2. ฟังก์ชั่นในอุปกรณ์

• N-ประเภท: การนำกระแสไฟฟ้าในอุปกรณ์ไฟฟ้า
• และ SiC: การแยกไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ RF และ GaN

3. ความแตกต่างของยาสลบ

• N-ประเภท: ไนโตรเจนหรือฟอสฟอรัส
• และ SiC: วาเนเดียม (การชดเชยผู้ให้บริการ)

4. คุณสมบัติทางความร้อน

ทั้งสองยังคงรักษาค่าการนำความร้อนสูงโดยธรรมชาติของ SiC, แต่ SI SiC เป็นที่ต้องการสำหรับการกระจายความร้อน RF ภายใต้ความถี่ที่สูงมาก.

5. ค่าใช้จ่าย

• N-ประเภท: ต้นทุนที่ต่ำกว่า; ผลิตกันอย่างแพร่หลาย
• และ SiC: ต้นทุนที่สูงขึ้น; ต้องการการเติบโตที่มีความบริสุทธิ์สูงและการชดเชยวาเนเดียม

6. แอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุด

เหตุใดการเลือกพื้นผิว SiC ที่ถูกต้องจึงมีความสำคัญ

วัสดุพิมพ์จะกำหนด:

• ประสิทธิภาพของอุปกรณ์
• กระแสไฟรั่ว
• ความเร็วในการเปลี่ยน
• เสถียรภาพทางความร้อน
• สัญญาณรบกวน RF และความบริสุทธิ์ของสัญญาณ
• ประสิทธิภาพโดยรวม

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังต้องการพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (N-ประเภท), ในขณะที่เทคโนโลยี RF และไมโครเวฟจำเป็นต้องมีพื้นผิวที่เป็นฉนวน (และ SiC).

การเลือกประเภท SiC ที่ถูกต้องทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น, อายุการใช้งานอุปกรณ์ยาวนานขึ้น, และการสูญเสียพลังงานลดลง.

บทสรุป

SiC ชนิด N-Type และ SiC กึ่งฉนวนเป็นวัสดุสำคัญที่ขับเคลื่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่.

• หากแอปพลิเคชันของคุณเกี่ยวข้องกับการแปลงพลังงาน, การเก็บพลังงาน, EV, หรือไดรฟ์อุตสาหกรรม, เลือก SiC ชนิด N.
• หากคุณทำงานกับ 5G RF, ไมโครเวฟ, เรดาร์, หรือระบบที่ใช้ GaN, SI SiC เป็นตัวเลือกที่ถูกต้อง.

การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรและผู้ซื้อเลือกวัสดุพิมพ์ที่เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด.