la maggior parte dei circuiti analogici di condizionamento del segnale e della logica digitale sono considerati \"livello di segnale\" in quei singoli transistor

in questi circuiti di solito non richiedono più di qualche milliampere di corrente e \u0026 lt; 20 v per funzionare correttamente.

i circuiti silicio-on-isolante disponibili in commercio possono eseguire complesse funzioni di livello segnale digitale e analogico

fino a 300 ° c quando non è richiesta un'elevata potenza [163]. oltre a ics in cui è vantaggioso combinare il segnale funzioni di livello con sensori / mems sic ad alta potenza o unici su un singolo chip, solo circuiti sic più costosi l'esecuzione di funzioni a livello di segnale a bassa potenza appare in gran parte ingiustificabile per le applicazioni a bassa radiazione a temperature inferiore a 250-300 ° c.

al momento della stesura di questo documento, non esistono transistor a semiconduttore o circuiti integrati disponibili in commercio (sic o altrimenti) per l'uso a temperature ambiente superiori a 300 ° c. anche se i prototipi di laboratorio ad alta temperatura basati su sic hanno migliorato significativamente nell'ultimo decennio, il raggiungimento dell'affidabilità operativa a lungo termine rimane la principale sfida di realizzare dispositivi e circuiti utili 300-600 ° C. tecnologie circuitali che sono state utilizzate per implementare con successo vlsi circuiti in silicio e gaas come cmos, ecl, bicmos, dcfl, ecc., sono a vari gradi candidati per t \u0026 gt; 300 ° c sic circuiti integrati. l'affidabilità dell'antenna-gate ad alta temperatura (sezione 5.5.5) è fondamentale per la realizzazione di successo di circuiti integrati basati su mosfet. La perdita di diodo schottky gate-to-channel limita la temperatura operativa di picco dei circuiti sic mesfet a circa 400 ° c (sezione 5.5.3.2). pertanto, i dispositivi basati su giunzione pn come transistor bipolari a giunzione (bjts) e transistor ad effetto di giunzione (jfets), sembrano essere tecnologie più forti (almeno nel breve termine) per ottenere un funzionamento a lungo termine a 300-600 ° c ambienti. Poiché i circuiti a livello di segnale sono azionati a campi elettrici relativamente bassi, ben al di sotto della tensione di guasto elettrico della maggior parte delle dislocazioni, le micropipette e altre dislocazioni di sicure influenzano i rendimenti del processo del circuito in misura molto minore di quanto influiscano sui rendimenti dei dispositivi di potenza ad alto campo.

al momento della stesura di questo manuale, sono stati dimostrati in laboratorio alcuni transistor discreti e una logica di prototipo su piccola scala e amplificatori analogici ics che utilizzano variazioni sic di topologie di dispositivi nmos, cmos, jfet e mesfet. tuttavia, nessuno di questi prototipi è commercialmente valido al momento della stesura di questo documento, in gran parte a causa della loro incapacità di offrire un funzionamento elettricamente stabile di durata prolungata a temperature ambiente oltre il campo di ~ 250-300 ° c di silicio su isolatore. come discusso nella sezione 5.5, un ostacolo comune a tutte le tecnologie dei dispositivi ad alta temperatura sic è un funzionamento affidabile a lungo termine di contatti, interconnessione, passivazione e imballaggio a t \u0026 gt; 300 ° C. incorporando contatti o imballaggi ohmici ad alta temperatura altamente resistenti, è stato recentemente dimostrato un prolungato funzionamento elettrico continuo di un transistor a effetto di campo 6h-sic confezionato a 500 ° c in ambiente con aria ossidante.

poiché vengono apportati ulteriori miglioramenti alle tecnologie di elaborazione dei dispositivi fondamentali (sezione 5.5), sempre più duraturi t \u0026 gt; La tecnologia a transistor a 300 ° c basata su sic si evolverà per un uso vantaggioso nelle applicazioni in ambiente ostile. funzionalità sempre più complesse per alte temperature richiederanno progettazioni di circuiti robuste in grado di adattarsi a grandi cambiamenti nei parametri operativi del dispositivo su intervalli di temperatura molto più ampi (fino a 650 ° C) abilitati da sic. i modelli circuitali devono tenere conto del fatto che gli epilayer del dispositivo sic sono significativamente \"congelati\" a causa di energie di ionizzazione drogante donatore e accettore più profonde, cosicché le percentuali non banali dei droganti a strato dispositivo non sono ionizzate per condurre la corrente vicino alla temperatura ambiente. a causa di questi effetti di congelamento del carrier, sarà difficile realizzare ics basati su sic funzionanti a temperature di giunzione molto inferiori a -55 ° c (l'intervallo inferiore dell'intervallo di temperatura specifico per gli USA).