Substrate aus Siliziumkarbid (SiC) sind aufgrund ihrer \u00fcberlegenen Eigenschaften schnell zu einem wesentlichen Element in Leistungsger\u00e4ten geworden. Im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Siliziumwafern weisen SiC-Substrate eine bessere W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit auf und k\u00f6nnen h\u00f6heren elektrischen Durchbruchsfeldern standhalten als ihre Silizium-Gegenst\u00fccke.<\/p>\n
SiC kann zu verschiedenen kristallinen Strukturen geformt werden, die als Polytypen bekannt sind; drei der am h\u00e4ufigsten verwendeten Halbleiteranwendungen betreffen 3C-SiC und 4H-SiC Materialien.<\/p>\n
Siliziumkarbid (SiC) ist ein effektives Halbleitermaterial mit breiter Bandl\u00fccke, das zahlreiche Vorteile f\u00fcr Stromversorgungsanwendungen bietet, z. B. kann es h\u00f6here Temperaturen und Spannungen effektiver bew\u00e4ltigen und dank seiner h\u00f6heren W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit die W\u00e4rme schneller ableiten, wodurch der Bedarf an K\u00fchlsystemen sinkt und kleinere, kompaktere Ger\u00e4te m\u00f6glich werden.<\/p>\n
Viele Hersteller verwenden SiC-Substrate in ihren Produktionsprozessen, obwohl sich deren gro\u00dfe Abmessungen als Herausforderung f\u00fcr die Verarbeitbarkeit erweisen k\u00f6nnen - was sich m\u00f6glicherweise auf die Spalt- und Bearbeitungsleistung auswirkt und zu minderwertigen Wafern f\u00fchrt, die sich negativ auf die Leistung der Ger\u00e4te auswirken k\u00f6nnen.<\/p>\n
K\u00fcrzlich haben Forscher der Osaka Metropolitan University Graduate School of Engineering zum ersten Mal nachgewiesen, dass 3C-SiC eine hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit aufweist, die der von Diamant entspricht. Mithilfe von Analysetechniken auf atomarer Ebene stellten die Forscher fest, dass die nach Diamant zweiteinfachste Kristallstruktur dieses Materials eine au\u00dfergew\u00f6hnliche W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit unter den Materialien mit gro\u00dfem Durchmesser aufweist.<\/p>\n
Das Team entdeckte, dass die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit von SiC von der mittleren freien Wegl\u00e4nge der Phononen abh\u00e4ngt, die die Kollisionen der w\u00e4rme\u00fcbertragenden Phononen misst. Dieser Weg kann durch Faktoren wie Korngr\u00f6\u00dfe, Legierungselemente, Verunreinigungen, Leerstellen und Kristalldefekte - einschlie\u00dflich Stapelfehlern - beeinflusst werden, doch durch die Kontrolle von Stapelfehlern kann er gesteuert und die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit verbessert werden.<\/p>\n
Die Festigkeit von Siliziumkarbid nimmt bei steigenden Temperaturen nicht ab, insbesondere nicht bei der in fester Phase gesinterten Version (SSiC), die sowohl die Mohs-H\u00e4rte von 9,5 als auch die elektrische Halbleitung beibeh\u00e4lt. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht seine Korrosions-, Abrieb- und Erosionsbest\u00e4ndigkeit die Herstellung von Bauteilen, die f\u00fcr anspruchsvolle Umgebungen in Anwendungen wie 3D-Druck, Ballistik, Energietechnik, Papierherstellung, chemische Verarbeitung, Pumpen und Motorenteile ausgelegt sind.<\/p>\n
Aufgrund seiner geringen thermischen Ausdehnung ist SSiC ein ausgezeichnetes Material f\u00fcr Spiegel in astronomischen Teleskopen. Durch sein geringes Gewicht und seine Steifigkeit sind Teleskopspiegel bis zu 3,5 m (11 ft) m\u00f6glich. Im Vergleich zu Metallspiegeln ist es viel leichter, einfacher zu handhaben und reflektiert besser.<\/p>\n
Aufgrund seiner isolierenden Eigenschaften kann Siliziumkarbid in Leistungshalbleitern eingesetzt werden, wo es durch seine h\u00f6here Effizienz als herk\u00f6mmliche Siliziummaterialien dazu beitr\u00e4gt, Leistungsger\u00e4te energieeffizienter zu machen. Insbesondere bietet es Eigenschaften mit gro\u00dfer Bandbreite bei hohen Str\u00f6men und Spannungen, um Schaltverluste und Energieverluste in Strom\u00fcbertragungssystemen zu minimieren. Systeme zum Aufladen von Elektrofahrzeugen und zur Erzeugung erneuerbarer Energien profitieren in hohem Ma\u00dfe von Hochspannungsschaltger\u00e4ten, die den Wirkungsgrad der Stromumwandlung optimieren, die Reichweite erh\u00f6hen, die Ladezeiten verk\u00fcrzen und eine effiziente Stromumwandlung gew\u00e4hrleisten. Sie verbessern auch die Leistung von Hochspannungsger\u00e4ten f\u00fcr die Leistungselektronik, indem sie die Lebensdauer verl\u00e4ngern und die Stromkapazit\u00e4t erh\u00f6hen - besonders wichtig, wenn man die rauen Umgebungsbedingungen ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n
Siliziumkarbid ist ein extrem hartes und widerstandsf\u00e4higes Material mit einem niedrigen W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten und einer hohen Korrosionsbest\u00e4ndigkeit, was es perfekt f\u00fcr anspruchsvolle Anwendungen wie 3D-Druck, Ballistik und Papierherstellung macht. Au\u00dferdem ist Siliziumkarbid ungiftig und hat ein gutes Verh\u00e4ltnis von Festigkeit zu Gewicht.<\/p>\n
Der Amerikaner Edward G. Acheson entdeckte Siliziumkarbid zuf\u00e4llig bei dem Versuch, k\u00fcnstliche Diamanten zu synthetisieren. Beim Erhitzen einer Mischung aus Ton und Kokspulver in einer Eisensch\u00fcssel mit einer Kohleelektrode bei hohen Temperaturen bildeten sich leuchtend gr\u00fcne Kristalle, die eine \u00e4hnliche H\u00e4rte wie Diamant aufwiesen. Er nannte diese neu entstandene Verbindung Carborundum, aus dem sp\u00e4ter SiC wurde.<\/p>\n
Siliziumkarbidkeramik kann durch verschiedene Sinterverfahren in Formen gebracht werden, die je nach den Eigenschaften des Substratmaterials variieren. Hei\u00dfpresssintern und Direktsintern sind zwei weit verbreitete Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbid-Substraten mit unterschiedlichen Widerstandswerten: Halbisolierende Substrate haben niedrige Widerstandswerte, w\u00e4hrend n-Typ-Siliciumcarbide niedrigere Widerstandswerte aufweisen.<\/p>\n
Optische Komponenten aus Siliziumkarbid werden in allen Industriezweigen immer beliebter, doch die Festigkeit, das Spannungsniveau und andere Konstruktionsparameter h\u00e4ngen vom verwendeten Herstellungsverfahren ab. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Sie bei der Auswahl des geeigneten Siliziumkarbid-Substrats f\u00fcr Ihre Anwendung dessen Feinheiten genau kennen.<\/p>\n
Siliziumkarbid kann extrem hohen Temperaturen standhalten, ohne mit S\u00e4uren oder Laugen zu reagieren, und ist gleichzeitig resistent gegen mechanische Beanspruchung und Rissbildung - Eigenschaften, die es zu einem idealen Werkstoff f\u00fcr Gleitringdichtungen machen, die unter extremen Temperaturen und Belastungen arbeiten m\u00fcssen.<\/p>\n
Der niedrige elektrische Widerstand von Siliziumkarbid macht es f\u00fcr viele Anwendungen geeignet, z. B. f\u00fcr Ger\u00e4te der Leistungselektronik und Teile der Halbleiterverarbeitung. Au\u00dferdem weist es eine geringere W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit als Saphir auf und kann in verschiedenen Polytypen hergestellt werden, die eine Kontrolle des elektrischen Widerstands erm\u00f6glichen.<\/p>\n
Siliciumcarbid ist ein Halbleitermaterial, so dass durch Dotierung leicht eine n- oder p-Struktur erzeugt werden kann. F\u00fcr die Dotierung werden in der Regel Stickstoff oder Phosphor verwendet, w\u00e4hrend f\u00fcr die p-Typ-Dotierung Beryllium, Bor oder Aluminium zum Einsatz kommen. Die Dotierungsoptionen helfen bei der Kontrolle des elektrischen Widerstands, wodurch por\u00f6ses Siliciumcarbid in verschiedenen Anwendungen vorteilhafter wird.<\/p>\n
Die kristalline Struktur von Siliciumcarbid tr\u00e4gt auch zu seinem geringen elektrischen Widerstand bei, da sie leitende Pfade zwischen Kohlenstoff- und Siliciumatomen erm\u00f6glicht. Dar\u00fcber hinaus macht diese Struktur Siliciumcarbid isotrop, d. h. seine elektrischen und thermischen Eigenschaften bleiben \u00fcber seine Abmessungen hinweg konstant, was eine bessere Kontrolle \u00fcber den spezifischen Widerstand in por\u00f6sen Siliciumcarbidprodukten erm\u00f6glicht.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon Carbide (SiC) substrates have quickly become an essential element in power devices due to their superior properties. When compared with traditional silicon wafers, SiC substrates boast superior thermal conductivity and can withstand higher breakdown electric fields than their silicon counterparts. SiC can be formed into various crystalline structures known as polytypes; three of the… Weiterlesen »Siliziumkarbid-Substrat f\u00fcr Leistungsanwendungen<\/span><\/a><\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-668","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=668"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":669,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668\/revisions\/669"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=668"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=668"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=668"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}