ویژگی های کاربید سیلیکون

هدایت حرارتی

رسانایی حرارتی معیاری است که نشان می دهد گرما چقدر آسان از طریق یک ماده منتقل می شود. این یک ویژگی کلیدی نیمه هادی ها است، زیرا نشان می دهد که یک ماده تا چه اندازه می تواند گرما را به طور مؤثر دفع کند (انباشت گرما به دلیل افزایش توان به دلیل افزایش جریان)، در نتیجه قابلیت های ولتاژ و جریان آن افزایش می یابد.

رسانایی حرارتی سیلیکون 130 W/(m⋅K) است که به طور قابل توجهی کمتر از سیلیکون کاربید (490 W/(m⋅K) است، که به نیمه هادی های کاربید سیلیکون اجازه می دهد گرما را به طور موثرتری دفع کنند و ولتاژهای کاری بالاتر را تحمل کنند.

انبساط حرارتی

انبساط حرارتی زمانی است که یک ماده به دلیل تغییر دما، مانند از مایع به گاز، شکل یا اندازه تغییر می‌کند - اما فاز تغییر نمی‌کند. یک مثال معمول، استفاده از آب داغ روی درب بطری چسبیده است تا اجازه دهد آن را برای باز کردن آسان متورم کند.

کاربید سیلیکون دارای ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی است، به این معنی که شکل، استحکام و عملکرد خود را در دماهای بالا (و ولتاژهای بالا) بهتر حفظ می کند، که سیلیکون ممکن است قادر به انجام آن نباشد.

قدرت میدان الکتریکی

دو ویژگی کلیدی و مرتبط دیگر نیمه هادی شکاف باند ماده و حداکثر قدرت میدان الکتریکی است.

در یک مولکول مواد نیمه هادی، الکترون ها بین باندهای مختلف حرکت می کنند: منطقه ای که باید اشغال کنند زیرا هیچ حالت انرژی بین باندها وجود ندارد. شکاف باند (یا شکاف انرژی) انرژی مورد نیاز یک الکترون برای انتقال از نوار ظرفیت به نوار رسانایی است و اجازه می دهد الکتریسیته هدایت شود. هنگامی که نیمه هادی ها انرژی الکتریکی دریافت می کنند و وارد این حالت رسانا می شوند، خواص ترکیبی عایق/رسانا منحصر به فردی از خود نشان می دهند.

نیمه هادی های کاربید سیلیکون دارای شکاف انرژی سه برابر بیشتر از نیمه هادی های مبتنی بر سیلیکون هستند که به آنها اجازه می دهد تا در برابر قدرت میدان الکتریکی بالاتر از سیلیکون مقاومت کنند و به آنها اجازه می دهد در ولتاژها و دماهای بالاتر کار کنند.

نیمه هادی های کاربید سیلیکون دارای شکاف انرژی زیادی هستند و بهتر از نیمه هادی های مبتنی بر سیلیکون می توانند گرما را تحمل و دفع کنند. آنها همچنین مزایای دیگری دارند:

شکاف انرژی بالای کاربید سیلیکون در کاربردهای پرقدرت بسیار مفید است زیرا شکاف انرژی بالاتر به دستگاه های نیمه هادی کوچکتر با عملکرد عملیاتی بالاتر اجازه می دهد.

برای دیودها، یک نوع رایج از دستگاه نیمه هادی، ولتاژ شکست ولتاژی است که در آن جریان اعمال شده معکوس می تواند از دیود عبور کند. ولتاژ شکست زیاد کاربید سیلیکون آن را برای ماسفت ها ایده آل می کند.

این منجر به یکی دیگر از ویژگی های مهم نیمه هادی در ماسفت ها می شود: زمان بازیابی معکوس. اگر ماسفت به حالت بایاس معکوس برود، مدت زمانی که طول می کشد تا به حالت عادی بازگردد، به عنوان زمان بازیابی معکوس شناخته می شود. در این مدت، جریان می تواند در جهت مخالف جریان یابد و سیستم از دست دادن انرژی را تجربه کند. در این موارد، دستگاه‌های SiC زمان بازیابی معکوس بسیار سریع و تلفات انرژی ناچیز دارند، که در مورد دستگاه‌های Si صدق نمی‌کند.

کاربید سیلیکون از نظر دوپینگ (افزودن ناخالصی ها) نسبت به سیلیکون انعطاف پذیرتر است. می‌توان آن را برای هدایت الکتریسیته فقط در شرایط خاص، مانند نوری که تحت شدت خاصی (مادون قرمز، مرئی یا فرابنفش) قرار می‌گیرد، تنظیم کرد که باعث می‌شود نیمه‌رساناهای کاربید سیلیکون همه‌کاره‌تر شوند.