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Was ist der Vorteil von Siliziumkarbid?

2023-04-06

Siliziumkarbid (SiC) ist ein Verbindungshalbleiter, der in den letzten Jahren aufgrund seiner vielen Vorteile gegenüber herkömmlichen Halbleitermaterialien wie Silizium an Popularität gewonnen hat. SiC hat mehr als 200 Arten von Kristallen, und sein Mainstream 4H-SiC hat beispielsweise eine verbotene Bandbreite von 3,2 eV. Seine Sättigungselektronenmobilität, elektrische Durchschlagsfeldstärke und Wärmeleitfähigkeit sind alle besser als die von herkömmlichen Halbleitern auf Siliziumbasis, mit überlegenen Eigenschaften wie Hochspannungsfestigkeit, Hochtemperaturfestigkeit und geringem Verlust.



Si

GaAs

SiC

GaN

Bandbreite (eV)

1.12

1.43

3.2

3.4

Gesättigte Driftgeschwindigkeit (107cm/s)

1.0

1.0

2.0

2.5

Wärmeleitfähigkeit (W·cm-1·K-1)

1.5

0.54

4.0

1.3

Durchschlagsfestigkeit (MV/cm)

0.3

0.4

3.5

3.3


Einer der Hauptvorteile von Siliziumkarbid ist seine hohe Wärmeleitfähigkeit, die es ihm ermöglicht, Wärme effektiver abzuleiten als herkömmliche Halbleitermaterialien. Dies macht es zu einem idealen Material für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen wie Leistungselektronik, wo übermäßige Hitze zu Leistungsproblemen oder sogar Ausfällen führen kann.


Ein weiterer Vorteil von Siliziumkarbid ist seine hohe Durchbruchspannung, die es ermöglicht, höhere Spannungen und Leistungsdichten als herkömmliche Halbleitermaterialien zu handhaben. Dies macht es besonders nützlich in Leistungselektronikanwendungen wie Wechselrichtern, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, und in Motorsteuerungsanwendungen.


Siliziumkarbid hat auch eine höhere Elektronenbeweglichkeit als herkömmliche Halbleiter, was bedeutet, dass sich Elektronen schneller durch das Material bewegen können. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet es sich gut für Hochfrequenzanwendungen wie HF-Verstärker und Mikrowellengeräte.

Schließlich hat Siliziumkarbid eine größere Bandlücke als herkömmliche Halbleiter, was bedeutet, dass es bei höheren Temperaturen betrieben werden kann, ohne dass es zu einem thermischen Zusammenbruch kommt. Dadurch ist es ideal für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen wie Luft- und Raumfahrt und Automobilelektronik.


Zusammenfassend ist Siliziumkarbid ein Verbindungshalbleiter mit vielen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Halbleitermaterialien. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Durchbruchspannung, hohe Elektronenmobilität und breitere Bandlücke machen es gut geeignet für eine breite Palette elektronischer Anwendungen, insbesondere in Hochtemperatur-, Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen. Da die Technologie weiter voranschreitet, ist es wahrscheinlich, dass die Verwendung von Siliziumkarbid in der Halbleiterindustrie weiter an Bedeutung gewinnen wird.