Silicio karbido savybės

Šilumos laidumas

Šilumos laidumas yra matas, kaip lengvai šiluma perduodama per medžiagą. Tai yra pagrindinė puslaidininkių savybė, nes ji parodo, kiek medžiaga gali efektyviai išsklaidyti šilumą (šilumos kaupimasis dėl padidėjusios galios dėl padidėjusios srovės), taip padidinant savo įtampos ir srovės galimybes.

Silicio šilumos laidumas yra 130 W/(m⋅K), o tai yra žymiai mažesnis nei silicio karbido (490 W/(m⋅K), todėl silicio karbido puslaidininkiai gali efektyviau išsklaidyti šilumą ir atlaikyti didesnę darbinę įtampą.

Šiluminis plėtimasis

Šiluminis plėtimasis yra tada, kai dėl temperatūros pasikeitimo medžiaga keičia formą ar dydį, bet nekeičia fazės, pavyzdžiui, iš skysčio virsta dujomis. Dažnas pavyzdys yra karšto vandens užtepimas ant užstrigo butelio dangtelio, kad jis išsipūstų, kad būtų lengva atidaryti.

Silicio karbidas turi labai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, o tai reiškia, kad jis geriau išlaiko savo formą, stiprumą ir veikimą esant aukštai temperatūrai (ir aukštai įtampai), ko silicis gali nepajėgti padaryti.

Elektrinio lauko stiprumas

Kitos dvi pagrindinės ir svarbios puslaidininkio savybės yra medžiagos juostos tarpas ir didžiausias elektrinio lauko stiprumas.

Puslaidininkinės medžiagos molekulėje elektronai juda tarp skirtingų juostų: ploto, kurį jie turi užimti, nes tarp juostų nėra energijos būsenos. Juostos tarpas (arba energijos tarpas) yra energija, reikalinga elektronui pereiti iš valentinės juostos į laidumo juostą, kad būtų galima praleisti elektrą. Kai puslaidininkiai gauna elektros energiją ir patenka į šią laidžią būseną, jie pasižymi unikaliomis izoliatoriaus / laidininko hibridinėmis savybėmis.

Silicio karbido puslaidininkiai turi tris kartus didesnį energijos tarpą nei silicio pagrindu pagaminti puslaidininkiai, todėl jie gali atlaikyti didesnį elektrinio lauko stiprumą nei silicis, todėl jie gali veikti esant aukštesnei įtampai ir temperatūrai.

Silicio karbido puslaidininkiai turi didelį energijos tarpą ir gali atlaikyti bei išsklaidyti šilumą geriau nei silicio pagrindo puslaidininkiai. Jie taip pat turi kitų privalumų:

Didelis silicio karbido energijos tarpas yra labai naudingas didelės galios įrenginiuose, nes didesnis energijos tarpas leidžia naudoti mažesnius puslaidininkinius įrenginius, kurių veikimo našumas didesnis.

Diodams, įprastam puslaidininkinių įtaisų tipui, gedimo įtampa yra įtampa, kuriai esant atvirkštinė srovė gali tekėti per diodą. Dėl aukštos silicio karbido gedimo įtampos jis idealiai tinka MOSFET.

Tai veda prie kitos svarbios puslaidininkių funkcijos MOSFET: atvirkštinis atkūrimo laikas. Jei MOSFET pereina į atvirkštinio poslinkio būseną, laikas, per kurį grįžta į normalią būseną, vadinamas atvirkštinio atkūrimo laiku. Per šį laiką srovė gali tekėti priešinga kryptimi ir sistema patiria energijos nuostolius. Tokiais atvejais SiC prietaisai turi itin greitą atvirkštinį atkūrimo laiką ir nereikšmingus energijos nuostolius, o tai nėra Si prietaisų atveju.

Silicio karbidas yra lankstesnis už silicį legiravimo požiūriu (pridedant priemaišų). Jį galima pritaikyti taip, kad elektra būtų praleidžiama tik tam tikromis sąlygomis, pvz., šviesa, kuriai būdingas tam tikras intensyvumas (infraraudonieji, matomi arba ultravioletiniai), todėl silicio karbido puslaidininkiai tampa universalesni.