Substrat av kiselkarbid (SiC) har snabbt blivit ett viktigt element i kraftelektronik tack vare sina \u00f6verl\u00e4gsna egenskaper. J\u00e4mf\u00f6rt med traditionella kiselskivor har SiC-substrat en \u00f6verl\u00e4gsen v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och kan motst\u00e5 h\u00f6gre elektriska f\u00e4lt \u00e4n sina motsvarigheter i kisel.<\/p>\n
SiC kan formas till olika kristallina strukturer som kallas polytyper; tre av de mest anv\u00e4nda halvledarapplikationerna involverar 3C-SiC- och 4H-SiC-material.<\/p>\n
Kiselkarbid (SiC) \u00e4r ett effektivt halvledarmaterial med brett bandgap som erbjuder m\u00e5nga f\u00f6rdelar f\u00f6r kraftapplikationer, t.ex. att det klarar h\u00f6gre temperaturer och sp\u00e4nningar mer effektivt, och med h\u00f6gre v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga sprids v\u00e4rmen snabbare, vilket minskar behovet av kylsystem och m\u00f6jligg\u00f6r mindre och mer kompakta enheter.<\/p>\n
M\u00e5nga tillverkare anv\u00e4nder SiC-substrat i sina produktionsprocesser, men de stora storlekarna kan vara en utmaning f\u00f6r bearbetbarheten - vilket kan p\u00e5verka klyvnings- och bearbetningsprestanda samt producera underm\u00e5liga wafers som kan ha en negativ inverkan p\u00e5 enhetens prestanda.<\/p>\n
Nyligen visade forskare fr\u00e5n Osaka Metropolitan University Graduate School of Engineering f\u00f6r f\u00f6rsta g\u00e5ngen att 3C-SiC har en h\u00f6g v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga - lika h\u00f6g som diamantens. Med hj\u00e4lp av analystekniker p\u00e5 atomniv\u00e5 kunde forskarna fastst\u00e4lla att materialets n\u00e4st enklaste kristallstruktur efter diamant har en exceptionell v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga bland material med stor diameter.<\/p>\n
Teamet uppt\u00e4ckte att SiC:s v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga beror p\u00e5 dess genomsnittliga fria v\u00e4g f\u00f6r fononer, som m\u00e4ter kollisioner mellan v\u00e4rmeb\u00e4rande fononer. Denna v\u00e4g kan p\u00e5verkas av faktorer som kornstorlek, legeringselement, f\u00f6roreningar, vakanser och kristalldefekter - inklusive staplingsfel - men genom att kontrollera staplingsfel kan den hanteras och v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5gan f\u00f6rb\u00e4ttras.<\/p>\n
Kiselkarbidens h\u00e5llfasthet minskar inte med stigande temperaturer, s\u00e4rskilt inte i den solidfasesintrade versionen (SSiC), som beh\u00e5ller b\u00e5de Mohs h\u00e5rdhet p\u00e5 9,5 och elektrisk halvledningsf\u00f6rm\u00e5ga. Dessutom g\u00f6r dess motst\u00e5ndskraft mot korrosion, n\u00f6tning och erosion det m\u00f6jligt att tillverka komponenter som \u00e4r utformade f\u00f6r att klara utmanande milj\u00f6er i till\u00e4mpningar som 3D-printing, ballistik, energiteknik, papperstillverkning, kemisk bearbetning, pump- och motordelar.<\/p>\n
P\u00e5 grund av sin l\u00e5ga v\u00e4rmeutvidgning \u00e4r SSiC ett utm\u00e4rkt material f\u00f6r speglar i astronomiska teleskop, med l\u00e5g vikt och styvhet som g\u00f6r teleskopspeglar upp till 3,5 m (11 fot). J\u00e4mf\u00f6rt med metallspeglar \u00e4r SSiC mycket l\u00e4ttare, l\u00e4ttare att hantera och mer reflekterande.<\/p>\n
Kiselkarbidens isolerande egenskaper g\u00f6r att den kan anv\u00e4ndas i krafthalvledarkomponenter, d\u00e4r dess \u00f6verl\u00e4gsna effektivitet j\u00e4mf\u00f6rt med traditionella kiselmaterial g\u00f6r att den kan g\u00f6ra kraftkomponenter mer energieffektiva. I synnerhet ger det bredbandiga egenskaper vid h\u00f6ga str\u00f6mmar och sp\u00e4nningar f\u00f6r att minimera kopplingsf\u00f6rluster och energif\u00f6rluster i kraft\u00f6verf\u00f6ringssystem. System f\u00f6r laddning av elfordon och produktion av f\u00f6rnybar energi har stor nytta av h\u00f6gsp\u00e4nningskopplingsenheter som optimerar effektiviteten i kraftomvandlingen, vilket bidrar till att \u00f6ka r\u00e4ckvidden, minska laddningstiderna och s\u00e4kerst\u00e4lla effektiv kraftomvandling. De f\u00f6rb\u00e4ttrar ocks\u00e5 prestandan i h\u00f6gsp\u00e4nningsenheter f\u00f6r kraftelektronik genom att f\u00f6rl\u00e4nga livsl\u00e4ngden och \u00f6ka str\u00f6mkapaciteten - vilket \u00e4r s\u00e4rskilt viktigt med tanke p\u00e5 de tuffa milj\u00f6f\u00f6rh\u00e5llandena.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett extremt h\u00e5rt och motst\u00e5ndskraftigt material med l\u00e5g v\u00e4rmeutvidgningskoefficient och korrosionsbest\u00e4ndighet, vilket g\u00f6r det perfekt f\u00f6r kr\u00e4vande f\u00f6rh\u00e5llanden som 3D-printing, ballistikproduktion och papperstillverkning. Dessutom \u00e4r kiselkarbid giftfritt och har ett h\u00f6gt f\u00f6rh\u00e5llande mellan styrka och vikt.<\/p>\n
Amerikanen Edward G. Acheson uppt\u00e4ckte kiselkarbid av en slump n\u00e4r han f\u00f6rs\u00f6kte framst\u00e4lla konstgjorda diamanter. N\u00e4r han v\u00e4rmde upp en blandning av lera och pulveriserad koks i en j\u00e4rnsk\u00e5l med en kolelektrod till h\u00f6ga temperaturer bildades ljusgr\u00f6na kristaller som hade samma h\u00e5rdhet som diamant. Han d\u00f6pte den nybildade f\u00f6reningen till Carborundum, som senare blev SiC.<\/p>\n
Kiselkarbidkeramik kan formas till olika former genom olika sintringsformningsmetoder som varierar beroende p\u00e5 substratmaterialets egenskaper. Varmpressningssintring och direktsintring \u00e4r tv\u00e5 allm\u00e4nt anv\u00e4nda processer f\u00f6r att producera kiselkarbidsubstrat med olika resistivitetsniv\u00e5er: halvisolerande substrat har l\u00e5ga resistivitetsniv\u00e5er medan kiselkarbider av n-typ ger l\u00e4gre resistivitetsniv\u00e5er.<\/p>\n
Optiska komponenter tillverkade av kiselkarbid blir alltmer popul\u00e4ra i olika branscher, men dess styrka, sp\u00e4nningsniv\u00e5er och andra designparametrar beror p\u00e5 vilken tillverkningsmetod som anv\u00e4nds. D\u00e4rf\u00f6r \u00e4r det viktigt att du f\u00f6rst\u00e5r alla nyanser n\u00e4r du v\u00e4ljer ett l\u00e4mpligt kiselkarbidsubstrat f\u00f6r din applikation.<\/p>\n
Kiselkarbid klarar extremt h\u00f6ga temperaturer utan att reagera med syror eller alkalier, samtidigt som det \u00e4r motst\u00e5ndskraftigt mot mekanisk p\u00e5frestning och sprickbildning - egenskaper som g\u00f6r det till ett idealiskt material f\u00f6r mekaniska t\u00e4tningar som m\u00e5ste fungera under extrema temperaturer och p\u00e5frestningar.<\/p>\n
Kiselkarbidens l\u00e5ga elektriska resistivitet g\u00f6r den l\u00e4mplig f\u00f6r m\u00e5nga applikationer, inklusive kraftelektronikenheter och delar till halvledarprocessorer. Dessutom har den l\u00e4gre v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga \u00e4n safir samtidigt som den kan tillverkas i olika polytyper som g\u00f6r det m\u00f6jligt att kontrollera dess elektriska resistivitet.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett halvledarmaterial, s\u00e5 dopning kan enkelt skapa antingen en n-typ- eller p-typstruktur. Dopning anv\u00e4nder vanligtvis kv\u00e4ve eller fosfor f\u00f6r sina dopningsbehov medan beryllium, bor eller aluminium vanligtvis anv\u00e4nds f\u00f6r sina dopningsapplikationer av p-typ. Dopningsalternativ hj\u00e4lper till att kontrollera elektriskt motst\u00e5nd vilket g\u00f6r por\u00f6s kiselkarbid mer f\u00f6rdelaktig i olika applikationer.<\/p>\n
Kiselkarbidens kristallina struktur bidrar ocks\u00e5 till dess l\u00e5ga elektriska resistivitet, eftersom den till\u00e5ter ledande v\u00e4gar mellan kol- och kiselatomer. Dessutom g\u00f6r denna struktur kiselkarbiden isotropisk, det vill s\u00e4ga dess elektriska och termiska egenskaper f\u00f6rblir konsekventa \u00f6ver dess dimensioner f\u00f6r b\u00e4ttre kontroll \u00f6ver resistiviteten i por\u00f6sa kiselkarbidprodukter.<\/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… L\u00e4s mer \"Substrat av kiselkarbid f\u00f6r kraftapplikationer<\/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\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=668"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":669,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/668\/revisions\/669"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=668"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=668"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/siliconcarbideplate.net\/sv\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=668"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}