Карактеристике силицијум карбида

Топлотна проводљивост

Топлотна проводљивост је мера колико се лако топлота преноси кроз материјал. Ово је кључна особина полупроводника, јер указује на степен до којег је материјал у стању да ефикасно одводи топлоту (акумулација топлоте услед повећане снаге услед повећане струје), чиме се повећавају његове напонске и струјне могућности.

Топлотна проводљивост силицијума је 130 В/(м⋅К), што је знатно ниже од оне код силицијум карбида (490 В/(м⋅К), што омогућава полупроводницима од силицијум карбида да ефикасније расипају топлоту и издрже веће радне напоне.

Топлотно ширење

Топлотно ширење је када материјал мења облик или величину - али не мења фазу - услед промене температуре, као што је из течности у гас. Уобичајени пример је наношење топле воде на заглављени чеп флаше како би се омогућило да набубри ради лакшег отварања.

Силицијум карбид има веома низак коефицијент топлотног ширења, што значи да задржава свој облик, снагу и перформансе боље на високим температурама (и високим напонима), што силицијум можда није у стању да уради.

Јачина електричног поља

Друга два кључна и релевантна својства полупроводника су ширина појаса материјала и максимална јачина електричног поља.

У молекулу полупроводничког материјала, електрони се крећу између различитих трака: површина коју морају заузети јер између трака нема енергетског стања. Појасни размак (или енергетски јаз) је енергија потребна електрону да изврши прелазак из валентног појаса у појас проводљивости, омогућавајући провођење струје. Када полупроводници примају електричну енергију и уђу у ово проводљиво стање, они показују јединствена својства хибрида изолатор/проводник.

Полупроводници од силицијум карбида имају три пута већи енергетски јаз од полупроводника на бази силицијума, што им омогућава да издрже веће јачине електричног поља од силицијума, што им омогућава да раде на вишим напонима и температурама.

Полупроводници од силицијум карбида имају велики енергетски јаз и могу да издрже и расипају топлоту боље од полупроводника на бази силицијума. Имају и друге предности:

Висок енергетски јаз силицијум карбида је веома користан у апликацијама велике снаге јер већи енергетски јаз омогућава мање полупроводничке уређаје са већим оперативним перформансама.

За диоде, уобичајени тип полупроводничког уређаја, пробојни напон је напон при којем обрнута примењена струја може да тече кроз диоду. Висок пробојни напон силицијум карбида чини га идеалним за МОСФЕТ-ове.

Ово доводи до још једне важне полупроводничке карактеристике у МОСФЕТ-овима: обрнутог времена опоравка. Ако МОСФЕТ пређе у стање обрнутог предрасуда, време које је потребно да се врати у нормално стање је познато као време повратног опоравка. Током овог времена, струја може тећи у супротном смеру и систем доживљава губитак енергије. У овим случајевима, СиЦ уређаји имају изузетно брза времена повратног опоравка и занемарљиве губитке енергије, што није случај са Си уређајима.

Силицијум карбид је флексибилнији од силицијума у ​​погледу допинга (додавања нечистоћа). Може се прилагодити да спроводи електричну енергију само под одређеним условима, као што је светлост која пролази кроз одређени интензитет (инфрацрвено, видљиво или ултраљубичасто), што чини полупроводнике од силицијум карбида свестранијим.