Silīcija karbīda īpašības

Siltumvadītspēja

Siltumvadītspēja ir mērs, cik viegli siltums tiek pārnests caur materiālu. Šī ir galvenā pusvadītāju īpašība, jo tā norāda, cik lielā mērā materiāls spēj efektīvi izkliedēt siltumu (siltuma uzkrāšanās palielinātas jaudas dēļ palielinātas strāvas dēļ), tādējādi palielinot tā sprieguma un strāvas spējas.

Silīcija siltumvadītspēja ir 130 W/(m⋅K), kas ir ievērojami zemāka nekā silīcija karbīdam (490 W/(m⋅K), ļaujot silīcija karbīda pusvadītājiem efektīvāk izkliedēt siltumu un izturēt lielāku darba spriegumu.

Termiskā izplešanās

Termiskā izplešanās ir tad, kad materiāls maina formu vai izmēru, bet nemaina fāzi, mainoties temperatūrai, piemēram, no šķidruma uz gāzi. Izplatīts piemērs ir karsta ūdens uzklāšana uz iestrēguša pudeles vāciņa, lai ļautu tai uzbriest, lai to varētu viegli atvērt.

Silīcija karbīdam ir ļoti zems termiskās izplešanās koeficients, kas nozīmē, ka tas labāk saglabā savu formu, izturību un veiktspēju augstā temperatūrā (un augstā sprieguma apstākļos), ko silīcijs var nespēt.

Elektriskā lauka stiprums

Divas citas galvenās un atbilstošās pusvadītāju īpašības ir materiāla joslas sprauga un maksimālā elektriskā lauka stiprums.

Pusvadītāju materiāla molekulā elektroni pārvietojas starp dažādām joslām: laukums, kas tiem jāieņem, jo ​​starp joslām nav enerģijas stāvokļa. Joslas sprauga (vai enerģijas sprauga) ir enerģija, kas nepieciešama, lai elektrons pārietu no valences joslas uz vadīšanas joslu, ļaujot vadīt elektrību. Kad pusvadītāji saņem elektrisko enerģiju un nonāk šajā vadošajā stāvoklī, tiem ir unikālas izolatora/vadītāja hibrīda īpašības.

Silīcija karbīda pusvadītājiem ir trīs reizes lielāka enerģijas atstarpe nekā uz silīcija bāzes izgatavotiem pusvadītājiem, kas ļauj tiem izturēt lielāku elektriskā lauka stiprumu nekā silīcijam, ļaujot tiem darboties ar augstāku spriegumu un temperatūru.

Silīcija karbīda pusvadītājiem ir liela enerģijas atstarpe, un tie spēj izturēt un izkliedēt siltumu labāk nekā pusvadītāji uz silīcija bāzes. Viņiem ir arī citas priekšrocības:

Silīcija karbīda lielā enerģijas atstarpe ir ļoti noderīga lieljaudas lietojumos, jo lielāka enerģijas atstarpe ļauj izmantot mazākas pusvadītāju ierīces ar augstāku darbības veiktspēju.

Diodēm, kas ir izplatīts pusvadītāju ierīču veids, pārrāvuma spriegums ir spriegums, pie kura apgrieztā strāva var plūst cauri diodi. Silīcija karbīda augstais pārrāvuma spriegums padara to ideāli piemērotu MOSFET.

Tas noved pie vēl vienas svarīgas pusvadītāju funkcijas MOSFET: reversais atkopšanas laiks. Ja MOSFET pāriet apgrieztā nobīdes stāvoklī, laiku, kas nepieciešams, lai atgrieztos normālā stāvoklī, sauc par apgriezto atkopšanas laiku. Šajā laikā strāva var plūst pretējā virzienā, un sistēma piedzīvo enerģijas zudumus. Šādos gadījumos SiC ierīcēm ir ārkārtīgi ātri reversās atkopšanas laiki un niecīgi enerģijas zudumi, kas nav Si ierīču gadījumā.

Silīcija karbīds dopinga (pievienojot piemaisījumus) ziņā ir elastīgāks par silīciju. To var pielāgot, lai vadītu elektrību tikai īpašos apstākļos, piemēram, gaismā, kas pakļauta noteiktai intensitātei (infrasarkanā, redzamā vai ultravioletā), kas padara silīcija karbīda pusvadītājus daudzpusīgākus.