Il carburo di silicio (SiC) \u00e8 un materiale eccezionale dotato di notevoli propriet\u00e0 elettriche e meccaniche, che lo rendono particolarmente adatto ad applicazioni che richiedono prestazioni elevate a temperature e tensioni elevate. Il SiC \u00e8 particolarmente indicato per applicazioni ad alta potenza e ad alta frequenza in cui la dissipazione del calore \u00e8 fondamentale.<\/p>\n
Per analizzare le morfologie dei fori di incisione di uno strato epitassiale di 4H-SiC sottoposto a incisione, sono state impiegate la microscopia atmosferica (OM) e la microscopia confocale a scansione laser (LSCM). Per misurare le correnti di dispersione locali, sono state effettuate misurazioni con la microscopia a forza atomica a effetto tunnel (TUNA); queste ci hanno permesso di determinare quali tipi di dislocazioni potessero essere presenti nei nostri campioni.<\/p>\n
Il SiC \u00e8 noto per la sua eccellente conduttivit\u00e0 termica, che gli consente di dissipare il calore in modo pi\u00f9 efficace, prolungando le prestazioni e la durata dei dispositivi elettronici. Grazie anche alla sua elevata temperatura di fusione e alla sua rigidit\u00e0, il SiC \u00e8 un materiale ideale per applicazioni che richiedono resistenza al calore, offrendo al contempo eccezionali capacit\u00e0 di dissipazione termica in ambienti soggetti a elevate sollecitazioni operative, come i sensori di livello spaziale o l\u2019elettronica resistente alle radiazioni.<\/p>\n
La struttura a livello atomico del carburo di silicio \u00e8 fondamentale per le sue propriet\u00e0. Sono numerosi i fattori che influenzano la sua conducibilit\u00e0 termica, quali il contenuto di ossigeno\/azoto nel reticolo cristallino, la porosit\u00e0, la distribuzione granulometrica e la trasformazione di fase; tuttavia, la comprensione approfondita della loro influenza rimane limitata.<\/p>\n
Questo studio presenta la prima misurazione sistematica della conduttivit\u00e0 termica anisotropica a temperatura ambiente in cristalli massicci di 3C-SiC. I valori di k nel piano misurati sono superiori di oltre 50% rispetto a quelli riportati per i cristalli di 6H-SiC e AlN disponibili in commercio; e si collocano al secondo posto tra i cristalli di grandi dimensioni di qualsiasi materiale. Per effettuare le misurazioni, gli autori hanno utilizzato uno strumento BO-TDTR con frequenza di modulazione di 1,9 MHz e obiettivo 10x.<\/p>\n
Il SiC CVD, noto anche come carburo di silicio ottenuto mediante deposizione chimica da vapore, \u00e8 una forma policristallina a struttura cubica a facce centrate del carburo di silicio, caratterizzata da un ampio bandgap e da un\u2019elevata tensione di rottura, che lo rendono un materiale ideale per dispositivi elettronici di potenza che operano a temperature e tensioni elevate. Inoltre, il suo coefficiente di espansione termica eccezionalmente basso e l\u2019elevata refrattariet\u00e0 rendono il SiC ideale per varie applicazioni, tra cui gli specchi dei telescopi astronomici.<\/p>\n
Il carburo di silicio (SiC) offre numerosi vantaggi per le applicazioni nei dispositivi di potenza. Il suo ampio bandgap consente ai dispositivi di funzionare a temperature e tensioni pi\u00f9 elevate, mentre la sua bassa densit\u00e0 di difetti ne migliora le prestazioni: tutto ci\u00f2 rende il SiC un\u2019alternativa interessante ai dispositivi di potenza in silicio (Si). Tuttavia, le propriet\u00e0 uniche del SiC devono essere prese in considerazione nella progettazione e nella fabbricazione di dispositivi a semiconduttori che utilizzano questo materiale; ad esempio, la sua struttura cristallina influenza sia le prestazioni che la tensione di rottura; nella progettazione di questo tipo di dispositivi, le varianti 4H-SiC e 6H-SiC presentano una diversa disposizione atomica che determina differenze nelle propriet\u00e0 fisiche ed elettroniche, le quali devono essere prese in considerazione in fase di progettazione o produzione per garantire un utilizzo ottimale quando vengono progettati come sostituti dei dispositivi di potenza al silicio.<\/p>\n
La tensione di rottura nei dispositivi di potenza bipolari in SiC dipende da due variabili: lo spessore dello strato di blocco della tensione e la concentrazione di drogaggio. Strati di blocco pi\u00f9 sottili comportano una resistenza inferiore, mentre strati con un dopaggio pi\u00f9 elevato aumentano la tensione di rottura. Littelfuse ha sviluppato una struttura JTE (Junction Termination Extension) con spazio modificato, dotata di dimensioni e concentrazione di dopaggio adeguate per migliorare le prestazioni dei transistor bipolari in SiC.<\/p>\n
Per aumentare la tensione di rottura di un transistor bipolare, la sua struttura JTE \u00e8 stata passivata mediante il deposito di uno strato di SiO\u2082 e il successivo ricottura in NO. Ci\u00f2 ha migliorato la ricombinazione superficiale e ha consentito di raggiungere una tensione di rottura massima di 23 kV, aprendo cos\u00ec la strada alle applicazioni ad alta potenza che un transistor bipolare \u00e8 ora in grado di gestire.<\/p>\n
Il carburo di silicio \u00e8 un materiale estremamente duro e resistente agli agenti chimici, dotato di un\u2019eccellente conducibilit\u00e0 termica, che trova ampio impiego nei dispositivi elettronici e nei diodi a emissione luminosa (LED). Sebbene la moissanite naturale possa occasionalmente essere presente nei meteoriti, nei giacimenti di corindone o nelle kimberliti, la maggior parte del carburo di silicio venduto a livello mondiale \u00e8 di origine sintetica; la sua elevata durezza e resistenza alle alte temperature lo rendono una scelta interessante come materiale per gli specchi dei telescopi.<\/p>\n
Il carburo di silicio si presenta in due variet\u00e0 principali: alfa e beta. La forma alfa, con la sua struttura cristallina di tipo wurtzite, \u00e8 di gran lunga la pi\u00f9 diffusa, mentre quella di tipo blenda di zinco lo \u00e8 in misura minore. Fino a poco tempo fa, la forma beta veniva utilizzata raramente a livello commerciale per applicazioni ad alta temperatura; ora, invece, \u00e8 diventata un\u2019alternativa interessante.<\/p>\n
Il SiC 4H e il SiC 6H differiscono principalmente per la loro struttura cristallina. Entrambi i politipi presentano una struttura cristallina esagonale; tuttavia, possono esserci sottili variazioni nella sequenza di impilamento dei loro strati, il che determina costanti reticolari e propriet\u00e0 elettriche diverse tra i due politipi.<\/p>\n
Il 4H-SiC pu\u00f2 aumentare ulteriormente la sua bassa resistivit\u00e0 riducendo la densit\u00e0 dei difetti, sia attraverso la diminuzione delle concentrazioni di impurit\u00e0 o l'adozione di tecniche di crescita a bassa temperatura, sia ottimizzando il processo di incisione per ridurre al minimo l'uso di reagenti tossici a base di HF.<\/p>\n
Il carburo di silicio \u00e8 un materiale semiconduttore a banda larga in grado di resistere a temperature e tensioni elevate, grazie alla sua eccezionale stabilit\u00e0 termica. Di conseguenza, questo materiale \u00e8 in grado di sopportare anche applicazioni particolarmente impegnative come l'elettronica di potenza. Inoltre, l'elevata mobilit\u00e0 degli elettroni del carburo di silicio consente velocit\u00e0 di commutazione elevate, rendendolo una scelta eccellente per interruttori di potenza, diodi e raddrizzatori.<\/p>\n
Il carburo di silicio si presenta in diversi politipi, ciascuno con caratteristiche uniche. Tra questi, il 4H-SiC si distingue per le sue eccezionali propriet\u00e0 elettriche e meccaniche; tra le varie varianti, \u00e8 considerato uno dei politipi pi\u00f9 avanzati grazie alla sua struttura cristallina esagonale, mentre il 6H-SiC presenta una struttura cubica.<\/p>\n
Le impurit\u00e0 presenti nel 4H-SiC hanno un effetto enorme sulle sue prestazioni; tuttavia, la loro natura e il loro impatto rimangono poco chiari. Per colmare questa lacuna, sono stati effettuati calcoli dell\u2019energia di formazione basati sui primi principi al fine di sviluppare un ampio database dei siti di impurit\u00e0 all\u2019interno del 4H-SiC; tale database include informazioni quali la distorsione reticolare, i livelli di solubilit\u00e0, i livelli di transizione di carica ecc.<\/p>\n
La spettrometria di massa a ioni secondari \u00e8 stata utilizzata per analizzare i profili di profondit\u00e0 delle densit\u00e0 di O, B e N in prossimit\u00e0 del substrato di Si e delle superfici di crescita dei campioni di 4H-SiC, rivelando che la maggior parte delle impurit\u00e0 causava un\u2019espansione del reticolo, mentre solo gli atomi di B e N determinavano una contrazione del reticolo pari a circa 0,51%.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide (SiC) is an exceptional material with remarkable electrical and mechanical properties, making it especially suitable for applications that demand performance at elevated temperatures and voltages. SiC is particularly well suited to high-power and high-frequency applications where heat dissipation is essential. Atmospheric microscopy (OM) and laser scanning confocal microscopy (LSCM) were employed to analyze… Leggi tutto \u00bbVantaggi del carburo di silicio 4H e 6H nell'elettronica di potenza<\/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-258","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-uncategorized"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=258"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":259,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/258\/revisions\/259"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=258"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=258"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=258"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}