وصف ركائز الكريستال SiC كريستال
يحتوي كريستال SiC على العديد من الهياكل البلورية المختلفة، والتي تسمى الأنواع المتعددة. والأنواع المتعددة الأكثر شيوعًا لبلورات SiC التي يتم تطويرها حاليًا للإلكترونيات هي 3C-SiC المكعبة، و 4H-SiC السداسية 4H-SiC و6H-SiC السداسية الشكل، و15R-SiC المعينية السطوح. وتتميز هذه الأنواع المتعددة بتسلسل تكديس الطبقات الحيوية لبنية SiC.
مواصفات الركائز البلورية SiC
|
الركيزة البلورية SiC
|
|
وزن الصيغة
|
40.10
|
|
ثابت الشبكة
|
أ = 3.07 أ ج = 10.05 أ
|
|
تسلسل التراص
|
ABCB
|
|
تقنية النمو
|
MOCVD
|
|
التلميع
|
صقل وجه السيليكون
|
|
فجوة النطاق
|
3.26 فولت (غير مباشر)
|
|
المقاومة
|
0.01 ~ 0.5 أوم-سم
|
|
الصلابة
|
9 موس
|
|
مستوى التخدير لذرات النيتروجين
|
10^18-19 سم ^ -3
|
|
خشونة السطح
|
<10 أ بواسطة AFM
|
تطبيقات الركائز البلورية SiC
إلكترونيات الطاقة
تُستخدَم ركائز SiC على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية للطاقة مثل الثنائيات والترانزستورات والثايرستور نظراً لقدراتها الممتازة في الجهد العالي ودرجات الحرارة العالية. وهي ضرورية في السيارات الكهربائية (EVs) ومحولات الطاقة وأنظمة الطاقة المتجددة، مما يتيح كفاءة أفضل وأجهزة أصغر وأخف وزنًا.
- الأجهزة ذات درجات الحرارة العالية
إن قدرة SiC على تحمل درجات الحرارة العالية تجعلها مثالية للاستخدام في الأجهزة التي تعمل في البيئات القاسية، مثل تطبيقات الفضاء والسيارات والتطبيقات الصناعية. ويُستخدم عادةً في الأجهزة عالية الطاقة وعالية التردد مثل الرادار وأنظمة الاتصالات.
- إضاءة LED والليزر
تُستخدم ركائز SiC في إنتاج الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) وثنائيات الليزر عالية الكفاءة. إن الموصلية الحرارية العالية وفجوة النطاق الواسعة تجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تبديداً فعالاً للحرارة وأداءً عالياً في انبعاث الأشعة فوق البنفسجية والأزرق والأخضر.
- أجهزة التردد اللاسلكي (التردد اللاسلكي)
تُستخدم SiC في أجهزة التردد اللاسلكي للاتصالات السلكية واللاسلكية والتطبيقات العسكرية نظراً لقدرتها على العمل بترددات وفولتية ودرجات حرارة عالية. وتشمل مكونات مثل ترانزستورات الترددات اللاسلكية ومضخمات الصوت.
- السيارات والمركبات الكهربائية
يتزايد استخدام ركائز SiC في وحدات الطاقة للسيارات الكهربائية والسيارات الهجينة. وتساعد قدرتها على العمل بكفاءة عالية ودرجات حرارة عالية على تحسين تحويل الطاقة في أنظمة إدارة البطاريات ومحركات المحركات الكهربائية وأنظمة الشحن على متن السيارة.
- محولات الطاقة الشمسية
تُستخدم ركائز SiC أيضاً في أنظمة الطاقة الشمسية، لا سيما في محولات الطاقة الشمسية. يساعد استخدام SiC في تحسين كفاءة تحويل الطاقة ويسمح باستخدام عاكسات أصغر حجماً وأكثر موثوقية لتطبيقات الطاقة الشمسية.
- فيزياء الطاقة العالية
تُستخدم SiC في كاشفات الإشعاع وغيرها من المعدات الفيزيائية عالية الطاقة نظراً لمقاومتها الممتازة للإشعاع وخصائصها الحرارية، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مثل مسرعات الجسيمات وأنظمة استكشاف الفضاء.
حزمة الركائز البلورية SiC
للتخزين أو الشحن على المدى الطويل، ضع في اعتبارك استخدام أكياس محكمة الغلق أو أكياس محكمة الغلق بالحرارة لحماية ركائز SiC من التلوث والتغيرات البيئية.
الأسئلة الشائعة
س1 لماذا يفضل استخدام SiC على السيليكون في ركائز إلكترونيات الطاقة؟
الإجابة: يُفضل استخدام SiC لأنه قادر على التعامل مع الفولتية الأعلى، ويعمل في درجات حرارة أعلى، ويوفر توصيلًا حراريًا فائقًا مقارنةً بركائز السيليكون التقليدية. وهذا ما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات الطاقة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة، مثل محولات السيارات الكهربائية ومصادر الطاقة.
س2 كيف تختلف رقاقة SiC عن رقاقة السيليكون القياسية؟
الجواب: تتميز رقاقات SiC بتوصيل حراري أعلى ويمكنها تحمل درجات حرارة تشغيل أعلى مقارنةً برقاقات السيليكون القياسية. وهذا يسمح باستخدام رقائق SiC في التطبيقات التي تتطلب أداءً أكثر قوة، مثل السيارات الكهربائية وإلكترونيات الطاقة والتطبيقات الصناعية.
س3 ما هي رقائق SiC الفوقية؟
الإجابة: رقائق SiC epitaxial هي عبارة عن رقائق SiC ذات طبقة رقيقة من بلورات SiC عالية الجودة مزروعة فوق ركيزة SiC منخفضة الجودة. تعمل هذه الطبقة على تحسين أداء الرقاقة لتطبيقات محددة، مثل أجهزة الطاقة عالية الأداء أو أجهزة الترددات اللاسلكية.
