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5-7-1 futuro legato a questioni materiali

5. tecnologia al carburo di silicio

5-7-1 futuro legato a questioni materiali

2018-01-08

le sezioni precedenti di questo capitolo hanno già evidenziato i principali ostacoli tecnici noti e le immaturità che sono in gran parte responsabili della capacità dei dispositivi impediti. nei termini più generali, questi ostacoli si riducono a una manciata di questioni fondamentali sui materiali fondamentali. la velocità con cui viene risolto il problema più critico di questi problemi fondamentali inciderà enormemente sulla disponibilità, la capacità e l'utilità dell'elettronica dei semiconduttori sic. Pertanto, il futuro dell'elettronica sic è legato all'investimento nella ricerca sui materiali di base per risolvere gli ostacoli difficili legati al materiale alle prestazioni, alla resa e all'affidabilità dei dispositivi sic.


la sfida materiale che è probabilmente la più grande chiave per il futuro di sic è la rimozione delle dislocazioni da sic wafer. come descritto in precedenza in questo capitolo e riferimenti in esso, le più importanti metriche relative alle prestazioni del raddrizzatore di potenza, comprese le valutazioni, l'affidabilità e il costo dei dispositivi sono inevitabilmente influenzate dalle alte densità di dislocazione presenti nei wafer e negli epilayer commerciali. se la qualità del wafer di massa prodotta si avvicina a quella dei wafer di silicio (che tipicamente contengono meno di un difetto di dislocazione per centimetro quadrato), i raddrizzatori unipolari e bipolari di grande potenza (compresi i dispositivi con kilovolt e kiloampere) diventerebbero rapidamente ampiamente disponibile per un utilizzo vantaggioso in una gamma molto più ampia di applicazioni ad alta potenza. miglioramenti simili sarebbero stati realizzati anche nei transistor sic, aprendo la strada a dispositivi sic hi-power per spostare effettivamente vantaggiosamente dispositivi di alimentazione basati su silicio in una gamma estremamente ampia e utile di applicazioni e sistemi (sezione 5.3). questo avanzamento sbloccherebbe una \"rivoluzione\" dei sistemi elettronici di potenza molto più rapida e ampia, siccome rispetto a un'evoluzione relativamente più lenta e all'inserimento nel mercato di nicchia che si è verificato da quando i wafer sic sono stati commercializzati per la prima volta circa 15 anni fa. come accennato nella sezione 5.4, i recenti risultati di laboratorio indicano che drastiche riduzioni nelle dislocazioni di wafer sono possibili utilizzando approcci radicalmente nuovi alla crescita dei wafer rispetto alle tecniche standard di crescita delle boule praticate da tutti i fornitori di wafer commerciali per oltre un decennio. probabilmente, il futuro ultimo dei dispositivi sic potenti può dipendere dallo sviluppo e dalla commercializzazione pratica di tecniche di crescita a bassa densità di dislocazione sostanzialmente diverse da quelle utilizzate oggi.


è importante notare che altri semiconduttori emergenti a banda larga, oltre a offrire in teoria teoricamente grandi vantaggi del sistema elettrico rispetto alla tecnologia dei semiconduttori al silicio come descritto nella sezione 5.3. per esempio, i semiconduttori composti da diamante e alcuni gruppi composti da nitruro di azoto (come il gan, tabella 5.1) hanno un campo di rottura elevato e una bassa concentrazione di veicolo intrinseco che consente il funzionamento a densità di potenza, frequenze e temperature paragonabili o superiori a sic. come per esempio, tuttavia, i dispositivi elettrici in questi semiconduttori sono ostacolati anche da una serie di difficili sfide materiali che devono essere superate per ottenere prestazioni vantaggiose e affidabili da raggiungere e commercializzare in modo affidabile. se l'espansione della capacità dell'elettronica si evolve troppo lentamente rispetto ad altri semiconduttori ad ampia banda proibita, esiste la possibilità che quest'ultima possa acquisire applicazioni e mercati inizialmente previsti per la sic. tuttavia, se sic riesce a essere il primo a offrire capacità di banda proibita ampia affidabile ed economicamente conveniente per una particolare applicazione, le successive tecnologie wide-bandgap avrebbero probabilmente bisogno di ottenere metriche di costo / prestazioni molto migliori al fine di spostare sic. è quindi probabile che sic, in una certa misura, continuerà la sua evoluzione verso l'espansione dell'involucro operativo della capacità di elettronica dei semiconduttori.

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