तिसरा पिढीचा सेमीकंडक्टर उद्योग काय आहे?

सेमीकंडक्टर सामग्रीचे कालक्रमानुसार तीन पिढ्यांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. पहिल्या पिढीमध्ये जर्मेनियम आणि सिलिकॉन सारख्या सामान्य मूलभूत सामग्रीचा समावेश आहे, जे सोयीस्कर स्विचिंगद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत आणि सामान्यत: समाकलित सर्किटमध्ये वापरले जातात. गॅलियम आर्सेनाइड आणि इंडियम फॉस्फाइड सारख्या द्वितीय पिढीतील कंपाऊंड सेमीकंडक्टर्स प्रामुख्याने ल्युमिनेसेंट आणि संप्रेषण सामग्रीमध्ये वापरले जातात. तिसर्‍या पिढीतील सेमीकंडक्टरमध्ये प्रामुख्याने कंपाऊंड सेमीकंडक्टर समाविष्ट आहेतसिलिकॉन कार्बाईडआणि गॅलियम नायट्राइड, तसेच डायमंड सारख्या विशेष घटक. त्याच्या उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांसह, सिलिकॉन कार्बाईड सामग्री हळूहळू शक्ती आणि रेडिओ फ्रिक्वेन्सी डिव्हाइसच्या क्षेत्रात लागू केली जात आहे.

तृतीय-पिढीतील सेमीकंडक्टरमध्ये व्होल्टेजचा प्रतिकार अधिक चांगला आहे आणि उच्च-शक्ती उपकरणांसाठी आदर्श साहित्य आहे. तिसर्‍या पिढीतील सेमीकंडक्टरमध्ये प्रामुख्याने सिलिकॉन कार्बाइड आणि गॅलियम नायट्राइड सामग्री असते. एसआयसीची बॅन्डगॅप रुंदी 2.२ ईव्ही आहे आणि जीएएनची ती 4.4 ईव्ही आहे, जी एसआयच्या बँडगॅप रुंदीपेक्षा १.१२ ईव्हीपेक्षा जास्त आहे. तिसर्‍या पिढीतील सेमीकंडक्टर्समध्ये सामान्यत: विस्तृत बँड अंतर असते, त्यांच्याकडे व्होल्टेज प्रतिरोध आणि उष्णता प्रतिकार अधिक चांगला असतो आणि बर्‍याचदा उच्च-शक्ती उपकरणांमध्ये वापरला जातो. त्यापैकी, सिलिकॉन कार्बाईड हळूहळू मोठ्या प्रमाणात अनुप्रयोगात प्रवेश केला आहे. पॉवर डिव्हाइसच्या क्षेत्रात, सिलिकॉन कार्बाईड डायोड आणि एमओएसएफईटीएसने व्यावसायिक अनुप्रयोग सुरू केला आहे.

सिलिकॉन-आधारित पॉवर डिव्हाइसच्या तुलनेत सब्सट्रेट म्हणून सिलिकॉन कार्बाईडसह बनविलेल्या पॉवर डिव्हाइसचे कार्यप्रदर्शनात अधिक फायदे आहेत: (1) मजबूत उच्च-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये. सिलिकॉन कार्बाईडची ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड सामर्थ्य सिलिकॉनपेक्षा दहापट आहे, ज्यामुळे सिलिकॉन कार्बाईड उपकरणांचा उच्च-व्होल्टेज प्रतिरोध समान सिलिकॉन उपकरणांपेक्षा जास्त प्रमाणात होतो. (२) उच्च उच्च-तापमान वैशिष्ट्ये. सिलिकॉन कार्बाईडमध्ये सिलिकॉनपेक्षा जास्त थर्मल चालकता असते, ज्यामुळे डिव्हाइस उष्णता नष्ट करणे आणि उच्च ऑपरेटिंग तापमानास अनुमती देते. उष्णता अपव्यय प्रणालीची आवश्यकता कमी करताना उच्च-तापमान प्रतिकार शक्तीची घनता लक्षणीय वाढवू शकतो, ज्यामुळे टर्मिनल फिकट आणि लहान बनते. ()) कमी उर्जा कमी होणे. सिलिकॉन कार्बाईडमध्ये सिलिकॉनपेक्षा दुप्पट संतृप्ति इलेक्ट्रॉन ड्राफ्ट रेट आहे, ज्यामुळे सिलिकॉन कार्बाइड डिव्हाइसमध्ये अत्यल्प प्रतिरोधक आणि कमी-तोटा होतो. सिलिकॉन कार्बाईडची सिलिकॉनच्या तीन पट बँडगॅप रुंदी आहे, ज्यामुळे सिलिकॉन उपकरणांच्या तुलनेत सिलिकॉन कार्बाईड उपकरणांची गळती प्रवाह लक्षणीय प्रमाणात कमी करते, ज्यामुळे उर्जा कमी होते. सिलिकॉन कार्बाईड डिव्हाइसमध्ये टर्न-ऑफ प्रक्रियेदरम्यान वर्तमान टेलिंग नसते, स्विचिंगचे कमी नुकसान होते आणि व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये स्विचिंग वारंवारता लक्षणीय वाढवते.

संबंधित आकडेवारीनुसार, सिलिकॉन कार्बाईड-आधारित मॉफेट्सची समानता सिलिकॉन-आधारित एमओएसएफईटीच्या 1/200 आहे आणि त्यांचे आकार सिलिकॉन-आधारित एमओएसएफईटीच्या 1/10 आहे. त्याच स्पेसिफिकेशनच्या इन्व्हर्टरसाठी, सिलिकॉन-आधारित आयजीबीटीएस वापरुन सिलिकॉन कार्बाइड-आधारित एमओएसएफईटीएस वापरुन सिस्टमचे एकूण उर्जा कमी 1/4 पेक्षा कमी आहे.

विद्युत गुणधर्मांमधील फरकांनुसार, सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्सचे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: अर्ध-इन्सुलेट सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्स आणि कंडक्टिव्ह सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्स. या दोन प्रकारचे सब्सट्रेट्स नंतरएपिटॅक्सियल वाढ, अनुक्रमे पॉवर डिव्हाइस आणि रेडिओ फ्रिक्वेन्सी डिव्हाइस सारख्या स्वतंत्र उपकरणे तयार करण्यासाठी वापरले जातात. त्यापैकी, सेमी-इन्सुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाईड सब्सट्रेट्स प्रामुख्याने गॅलियम नायट्राइड आरएफ उपकरणे, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणे इत्यादींच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जातात. सेमी-इन्सुलेटिंग सिलिकॉन कार्बाइड एपिटॅक्सियल लेयर्स वाढवून, सिलिकॉन कार्बाइड-आधारित गॅलियम नायट्राइड एपिटॅक्सियल डिव्ह्स ज्यायोगे गॅल बनू शकतात. कंडक्टिव्ह सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्स प्रामुख्याने पॉवर डिव्हाइसच्या निर्मितीमध्ये वापरले जातात. सिलिकॉन पॉवर डिव्हाइसच्या पारंपारिक उत्पादन प्रक्रियेच्या विपरीत, सिलिकॉन कार्बाईड पॉवर डिव्हाइस सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट्सवर थेट बनावट केले जाऊ शकत नाहीत. त्याऐवजी, सिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सियल लेयर सिलिकॉन कार्बाईड एपिटॅक्सियल वेफर मिळविण्यासाठी वाहक सब्सट्रेटवर वाढविणे आवश्यक आहे आणि नंतर शॉटकी डायोड्स, एमओएसएफईटीएस, आयजीबीटीएस आणि इतर पॉवर डिव्हाइस एपिटॅक्सियल लेयरवर तयार केले जाऊ शकतात.