第3世代の半導体業界とは何ですか？

半導体材料は、年代順に3世代に分類できます。第一世代は、ゲルマニウムやシリコンなどの一般的な元素材料で構成されており、便利なスイッチングが特徴で、一般に統合回路で使用されます。ガリウムアルセニドやリン化インジウムなどの第2世代の化合物半導体は、主に発光および通信材料で使用されています。第3世代の半導体には、主になどの化合物半導体が含まれます炭化シリコン窒化ガリウム、およびダイヤモンドのような特別な要素。優れた物理的および化学的特性により、炭化シリコン材料は、電力および無線周波数デバイスの分野に徐々に適用されています。

第3世代の半導体は、電圧に耐える方が良いため、高出力デバイスに理想的な材料です。第3世代の半導体は、主に炭化シリコンと窒化ガリウム材料で構成されています。 SICのバンドギャップ幅は3.2EVで、GANの幅は3.4EVであり、1.12EVでのSiのBandGap幅をはるかに超えています。第3世代の半導体は一般により広いバンドギャップを持っているため、電圧抵抗と耐熱性が向上しており、高出力デバイスでよく使用されます。その中で、炭化シリコンは徐々に大規模なアプリケーションに入りました。電力装置の分野では、炭化シリコンダイオードとMOSFETが商用アプリケーションを開始しました。

基質として炭化シリコンで作られたパワーデバイスには、シリコンベースのパワーデバイスと比較して、パフォーマンスがより多くの利点があります。（1）より強力な高電圧特性。炭化シリコンの故障電界強度は、シリコンの10倍以上であるため、シリコン炭化物デバイスの高電圧抵抗性が同じシリコンデバイスの高電圧抵抗よりも大きくなります。 （2）より良い高温特性。炭化シリコンはシリコンよりも熱伝導率が高く、デバイスが熱を消費しやすく、最終的な動作温度が高くなります。高温抵抗は、熱散逸システムの要件を減らしながら、電力密度を大幅に増加させる可能性があり、端子をより軽くします。 （3）エネルギー損失の低下。炭化シリコンの飽和電子ドリフト速度は、シリコンの飽和電子ドリフト速度の2倍であり、シリコン炭化物デバイスは抵抗が非常に低く、緩みが低くなります。炭化シリコンのバンドギャップ幅はシリコンの幅の3倍であり、シリコンデバイスと比較してシリコン炭化物デバイスの漏れ電流を大幅に減らし、それにより電力損失を減らします。シリコン炭化物デバイスは、ターンオフプロセス中に電流を備えておらず、スイッチング損失が低く、実際のアプリケーションのスイッチング周波数が大幅に増加します。

関連データによると、同じ仕様のシリコン炭化物ベースのMOSFETの抵抗は、シリコンベースのMOSFETの1/200であり、そのサイズはシリコンベースのMOSFETの1/10です。同じ仕様のインバーターの場合、シリコンベースのIGBTを使用したものと比較して、炭化シリコンベースのMOSFETを使用したシステムの総エネルギー損失は1/4未満です。

電気特性の違いによれば、炭化シリコンの基質は、半挿入炭化シリコン基板と導電性炭化物の基質の2つのタイプに分類できます。これらの2種類の基質、後エピタキシャルの成長、それぞれ、電源デバイスや無線周波数デバイスなどの個別のデバイスを製造するために使用されます。その中でも、半挿入炭化シリコンの基質は、主に窒化ガリウムの製造、光電子装置などの製造に使用されています。 HEMTなどのデバイス。導電性炭化シリコン基板は、主に電力装置の製造に使用されます。シリコンパワーデバイスの従来の製造プロセスとは異なり、シリコン炭化物電源装置は、シリコン炭化物基板上で直接製造することはできません。代わりに、炭化シリコンのエピタキシャル層を導電性基板上で栽培して、炭化シリコンのエピタキシャルウェーハを得る必要があり、次にショットキーダイオード、MOSFET、IGBT、およびその他の電源装置をエピタキシャル層で製造できます。