Różnica między waflem SiC a spiekanym węglikiem krzemu (SSiC)
Węglik krzemu (SiC) to wszechstronny materiał stosowany zarówno w zastosowaniach półprzewodnikowych, jak i w komponentach odpornych na zużycie. Istnieją jednak kluczowe różnice między waflami SiC a spiekanym węglikiem krzemu (SSiC) pod względem struktury krystalicznej, przewodności elektrycznej, procesów produkcyjnych i zastosowań. Poniżej znajduje się szczegółowe porównanie:
1. Zastosowania materiałów
Wafer SiC (Wafer z węglika krzemu)
• Stosowany w przemyśle półprzewodnikowym jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji.
• Stosowane powszechnie w elektronice mocy, komponentach RF i urządzeniach elektronicznych pracujących w wysokiej temperaturze.
• Niezbędny dla tranzystorów MOSFET SiC, diod Schottky'ego SiC (SBD) i tranzystorów IGBT.
Spiekany węglik krzemu (SSiC)
• Stosowany głównie w przemyśle mechanicznym, chemicznym i lotniczym.
• zajmujemy się komponentami odpornymi na zużycie, pierścieniami uszczelniającymi, dyszami i wymiennikami ciepła.
2. Proces produkcyjny
Wafer SiC (produkcja półprzewodników z węglika krzemu)
• Wyprodukowane poprzez fizyczny transport fazy gazowej (PVT), chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) lub epitaksję w fazie ciekłej (LPE).
• Wymaga precyzyjnego cięcia, polerowania i wzrostu epitaksjalnego, aby spełnić standardy klasy półprzewodnikowej.
Produkcja spiekanego węglika krzemu (SSiC)
• Wyprodukowane przy użyciu metalurgii proszkowej, w której proszek SiC jest spiekany w temperaturze ponad 2000°C w atmosferze ochronnej, bez ciśnienia zewnętrznego.
• Proces ten jest zoptymalizowany pod kątem komponentów odpornych na zużycie, a nie zastosowań półprzewodnikowych.
3. Różnice w mikrostrukturze
Wafel SiC
• Struktura monokrystaliczna (politypy 4H-SiC lub 6H-SiC) umożliwiająca wysoką ruchliwość elektronów i niską gęstość defektów.
• Idealny do zastosowań w elektronice mocy i półprzewodnikach RF.
Spiekany węglik krzemu (SSiC)
• Struktura polikrystaliczna, w której ziarna SiC łączą się na granicach kryształów.
• Materiał ten jest bardzo wytrzymały, ale ma słabą przewodność elektryczną, co sprawia, że nie nadaje się do zastosowań półprzewodnikowych.
4. Właściwości elektryczne i cieplne
Wafer SiC (półprzewodnik z węglika krzemu)
• Szeroka przerwa energetyczna (~3,26 eV), obsługująca urządzenia o wysokim napięciu, wysokiej temperaturze i wysokiej częstotliwości.
• Doskonała przewodność elektryczna, niezbędna w przypadku tranzystorów MOSFET SiC, tranzystorów IGBT i wysokowydajnych układów elektroniki mocy.
• Wysoka przewodność cieplna (~490 W/m·K) zapewniająca efektywne odprowadzanie ciepła z urządzeń energetycznych.
Właściwości spiekanego węglika krzemu (SSiC)
• Doskonałe właściwości izolacyjne, o rezystywności elektrycznej >10¹² Ω·cm, co sprawia, że materiał ten doskonale nadaje się do nieprzewodzących elementów odpornych na zużycie.
• Niższa przewodność cieplna (120–200 W/m·K) w porównaniu do monokrystalicznego SiC, ale nadal skuteczna w zastosowaniach przemysłowych w wysokich temperaturach.
5. Właściwości mechaniczne
Wafel SiC
• Ze względu na swoją strukturę monokrystaliczną jest kruchy i wykorzystywany głównie w elektronice energetycznej, a nie w zastosowaniach mechanicznych.
Spiekany węglik krzemu (SSiC)
• Wyjątkowa twardość (twardość w skali Mohsa >9,0), doskonała odporność na zużycie i znakomita odporność na korozję.
• Szeroko stosowane w elementach odpornych na zużycie, uszczelnieniach mechanicznych, łożyskach i częściach pomp o wysokiej trwałości.
6. Obszary zastosowań
Wafer SiC (zastosowania półprzewodników z węglika krzemu)
• Elektronika mocy: MOSFET-y SiC, diody Schottky'ego (SiC SBD), IGBT
• Elementy RF: stosowane w stacjach bazowych 5G i urządzeniach komunikacyjnych o wysokiej częstotliwości
• Elektronika lotnicza i czujniki wysokotemperaturowe
Zastosowania spiekanego węglika krzemu (SSiC):
• Uszczelnienia mechaniczne i łożyska
• Elementy odporne na zużycie, takie jak dysze, zawory i części pomp
• Wykładziny pieców wysokotemperaturowych i wymienniki ciepła
• Komponenty odporne na korozję dla przemysłu chemicznego
• Podstawowa różnica pomiędzy waflem SiC a spiekanym węglikiem krzemu (SSiC) polega na strukturze krystalicznej, przewodności elektrycznej i obszarach zastosowań.
Wafer SiC to monokrystaliczny materiał stosowany w półprzewodnikowych układach elektronicznych dużej mocy i urządzeniach RF.
Spiekany węglik krzemu (SSiC) to materiał polikrystaliczny, który najlepiej nadaje się do produkcji elementów mechanicznych i odpornych na zużycie.
Dzięki zrozumieniu tych różnic inżynierowie i przedsiębiorcy mogą wybrać właściwy materiał z węglika krzemu do swoich konkretnych zastosowań, niezależnie od tego, czy chodzi o elektronikę mocy, czy o komponenty odporne na zużycie.
