Comparatae cum semiconductoribus potentiae silicii fundatis, semiconductores potentiae SiC (carburi silicii) habent commoda insignia in frequentia commutationis, amissione, dissipatione caloris, miniaturizatione, et cetera.
Cum Tesla inverterum carburi silicii magna scala productione perficiat, plures societates etiam producta carburi silicii vendere coeperunt.
SiC tam "mirabile" est, quomodo tandem factum est? Quae sunt usus nunc? Videamus!
01 ☆ Ortus SiC
Sicut alia semiconductoria potentiae, catena industriae SiC-MOSFET includitnexus crystalli longi – substrati – epitaxis – designii – fabricationis – involucri.
Crystallus longus
Per longum nexum crystallinum, dissimilis methodo Tira praeparationis a silicio monocrystallino adhibita, carburum silicii praecipue adhibet methodum translationis gasis physicam (PVT, quae etiam Lly emendata vel methodus sublimationis crystalli seminis appellatur), supplementa methodi depositionis gasis chemicae altae temperaturae (HTCVD).
☆ Gradus centralis
1. Materia prima solida carbonica;
2. Post calefactionem, solidum carburi gas fit;
3. Gas ad superficiem crystalli seminis movetur;
4. Gas in superficie crystalli seminalis in crystallum crescit.
Fons imaginis: "Punctum Technicum ad incrementum PVT silicii carburi disiungendum"
Ars diversa duo incommoda maiora, comparata cum basi siliconica, effecit:
Primo, productio difficilis est et proventus parvus.Temperatura phasis gaseosae carbonis fundatae supra 2300°C crescit et pressio 350MPa est. Tota arca obscura perficitur, et facile cum impuritatibus miscetur. Proventus minor est quam basis siliconis. Quo maior diameter, eo minor proventus.
Secundum est incrementum tardum.Modus PVT gubernationis est tardissimus, celeritas est circiter 0.3-0.5 mm/h, et crescere potest 2 cm intra 7 dies. Maximum crescere potest tantum 3-5 cm, et diameter crystalli lingotti plerumque est 4 et 6 unciarum.
72H, silicio fundatum, ad altitudinem 2-3 metrorum crescere potest, diametro plerumque 6 unciarum et nova capacitate productionis 8 unciarum pro 12 unciis.Quapropter, carburum silicii saepe massa crystallina appellatur, et silicium fit baculus crystallinus.
Lingotae crystallinae silicii carburi
Substratum
Postquam crystallus longus completus est, processum productionis substrati intrat.
Post sectionem directam, trituram (trituram asperam, trituram subtilem), polituram (polituram mechanicam), polituram ultra-praecisionem (polituram chemico-mechanicam), substratum carburi silicii obtinetur.
Substratum praecipue luditMunus sustentationis physicae, conductivitatis thermalis et conductivitatis.Difficultas processus est quod materia carburi silicii alta, fragilis, et stabilis in proprietatibus chemicis est. Ergo, modi processus traditionales silicio fundati non apti sunt substrato carburi silicii.
Qualitas effectus sectionis directe afficit efficaciam et usum efficaciam (sumptum) productorum carburi silicii, ergo requiritur ut parva, crassitudine uniformi, et sectione humili sit.
In praesenti,Quadriunculae et sexunculae apparatu secante multilineari praecipue utuntur,crystallos silicii in tenues segmenta crassitudine non plus quam 1mm secans.
Schema sectionis multilinealis
In futuro, cum magnitudine laminarum silicii carbonizatarum augeatur, incrementum requisitorum usus materiae augebitur, et technologiae ut sectiones lasericae et separatio frigida etiam paulatim adhibebuntur.
Anno MMXVIII, Infineon societatem Siltectra GmbH acquisivit, quae processum novum, "cold cracking" appellatum, excogitavit.
Comparatum cum processu sectionis multi-filorum traditionali, damnum quartae partis,Processus frigidae fracturae tantum octavam partem materiae carburi silicii amisit.
Extensio
Cum materia carburi silicii instrumenta potentiae directe in substrato fabricare non possit, varia instrumenta in strato extensionis requiruntur.
Ergo, postquam substrati productio perfecta est, specifica pellicula tenuis monocrystallina in substrato per processum extensionis crescit.
In praesenti, methodus depositionis gasi chemici (CVD) praecipue adhibetur.
Designatio
Postquam substratum factum est, in stadium designandi productum intrat.
Pro MOSFET, focus processus designandi est designatio sulci,ex una parte ad violationem patentis vitandam(Infineon, Rohm, ST, etc., habent delineationem patentem), et ex altera parte adfabricationi et sumptibus fabricationis occurrere.
Fabricatio crustulorum
Postquam designatio producti perfecta est, ad stadium fabricationis crustulae intrat.et processus fere similis est ei silicii, qui praecipue hos quinque gradus habet.
☆Gradus 1: Masca iniicienda est
Stratum pelliculae oxidi silicii (SiO2) fit, photoresistens obducitur, exemplar photoresistentis per gradus homogeneizationis, expositionis, evolutionis, etc. formatur, et figura per processum corrosionis in pelliculam oxidi transfertur.
☆Gradus II: Implantatio ionica
Lamina carburi silicii obtecta in implantatorem ionico inseritur, ubi iones aluminii iniiciuntur ad zonam dopandi generis P formandam, et recoquuntur ad iones aluminii implantatos activandos.
Pellicula oxidi removetur, iones nitrogenii in regionem specificam regionis dopandi typi P iniiciuntur ut regionem conductivam typi N drenadii et fontis forment, et iones nitrogenii implantati recoquuntur ut activentur.
☆Gradus III: Fac reticulum
Reticulum fac. In area inter fontem et drenagium, stratum oxidi portae per processum oxidationis altae temperaturae praeparatur, et stratum electrodi portae deponitur ad structuram moderationis portae formandam.
☆Gradus IV: Strata passiva faciens
Stratum passivationis factum est. Stratum passivationis cum bonis proprietatibus insulationis deponitur ad rupturam inter electrodos vitandam.
☆Gradus V: Electroda fontis exhauriendi fac.
Caldarium et fontem fac. Stratum passivationis perforatur et metallum pulverizatur ut caldarium et fons formentur.
Photo Source: Xinxi Capital
Quamquam parva differentia est inter gradum processus et silicium fundatum, propter proprietates materiarum carburi silicii,Implantatio ionum et recoctio in ambiente altae temperaturae perfici debent.(usque ad 1600°C), temperatura alta structuram clathri ipsius materiae afficiet, et difficultas etiam proventum afficiet.
Praeterea, pro componentibus MOSFET,Qualitas oxygenii portae mobilitatem canalis et firmitatem portae directe afficit., quia duo genera atomorum silicii et carbonii in materia carburi silicii sunt.
Quapropter, methodus specialis accretionis medii portae requiritur (aliud punctum est laminam carburi silicii perspicuam esse, et ordinationem positionis in stadio photolithographiae difficilem esse silicio).
Postquam fabricatione crustulae perfecta est, singula fragmenta in fragmentum nudum secantur et secundum usum involvi possunt. Processus communis pro instrumentis discretis est involucrum TO.
MOSFETs CoolSiC™ 650V in involucro TO-247
Photo: Infineon
Campus autocineticus magnas necessitates potentiae et dissipationis caloris habet, et interdum necesse est circuitus pontes directe construere (semipontem vel pontem integrum, vel directe diodis involucris instructos).
Quapropter saepe directe in modulos vel systemata includitur. Secundum numerum fragmentorum in uno modulo inclusorum, forma communis est 1 in 1 (BorgWarner), 6 in 1 (Infineon), et cetera, et nonnullae societates schema parallelum unius tubi utuntur.
Vipera Borgwarneriana
Refrigerationem aquae bifrontem et SiC-MOSFET sustinet.
Infineon CoolSiC™ MOSFET modulorum
Dissimilis silicio,Moduli carburi silicii ad temperaturam altiorem, circiter 200°C, operantur.
Temperatura fusionis ferri mollis traditi humilis est, quae requisitis temperaturae satisfacere non potest. Quapropter moduli carburi silicii saepe processum ferri argenti sinterizationis temperaturae humilis utuntur.
Postquam modulus completus est, ad systema partium applicari potest.
Regulator motoris Tesla Model 3
Microprocessus nudus a ST venit, involucro a se evoluto et systemate impulsionis electricae.
☆02 Status applicationis SiC?
In agro autocinetico, instrumenta potentiae imprimis adhibentur inDCDC, OBC, inversores motorum, inversores aeris conditionati electrici, oneratio sine filo et aliae partesquae conversionem celerem AC/DC requirunt (DCDC praecipue ut commutator celeris agit).
Photo: BorgWarner
Comparatae cum materiis silicio fundatis, materiae SIC altiores habent.vis campi fracturae lavinae criticae(3×10⁶V/cm),melior conductivitas thermalis(49W/mK) etlatitudo fasciae latior(3.26 eV).
Quo latior hiatus zonae, eo minor fluxus electricus et eo maior efficacia. Quo melior conductivitas thermalis, eo maior densitas fluxus electrici. Quo validior campus criticus disruptionis avalanche, eo resistentia tensionis instrumenti augeri potest.
Ergo, in agro altae tensionis in vehiculis, MOSFET et SBD ex materiis carburi silicii parati, ad substituendum combinationem IGBT et FRD silicii fundatam existentem, potentiam et efficientiam efficaciter augere possunt.praesertim in condicionibus applicationum altae frequentiae ad iacturas commutationis reducendas.
In praesenti, applicationes magnae scalae in inversoribus motorum consequi maxime verisimile est, deinde OBC et DCDC.
suggestus tensionis 800V
In suggestu tensionis 800V, commodum altae frequentiae facit ut societates magis proclives sint ad solutionem SiC-MOSFET eligendam. Quapropter, pleraeque hodiernae ordinationes electronicarum moderationis 800V SiC-MOSFET eligunt.
Consilium ad gradum suggestus pertinetE-GMP modernum, GM Otenergy – ager pickup, Porsche PPE, et Tesla EPA.Praeter exempla suggestus Porsche PPE quae explicite SiC-MOSFET non gerunt (primum exemplar IGBT siliceum est), aliae suggestus vehiculorum schemata SiC-MOSFET adoptant.
Platforma energiae universalis Ultra
Consilium exemplaris 800V plus est,Jiagirong, nota Salonis Muralis Magni, versio Beiqi Pole Fox S HI, currus idealis S01 et W01, Xiaopeng G9, BMW NK1.Changan Avita E11 dixit se suggestum 800V portaturum esse, praeter BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, zero Run, FAW Red Flag, Volkswagen etiam dixit technologiam 800V in investigatione.
Ex statu mandatorum 800V a praebitoribus Tier1 obtentorum,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics, et Huichuanomnes mandata impulsorum electricorum 800V nuntiaverunt.
suggestus tensionis 400V
In suggestu tensionis 400V, SiC-MOSFET imprimis in consideratione est magnae potentiae et densitatis potentiae necnon altae efficientiae.
Sicut motor Tesla Model 3\Y qui nunc in magna copia producitur, cuius potentia maxima motoris BYD Hanhou est circiter 200 kW (Tesla 202 kW, 194 kW, 220 kW, BYD 180 kW), NIO etiam producta SiC-MOSFET utetur, incipiens ab ET7 et ET5 qui postea enumerabuntur. Potentia maxima est 240 kW (ET5 210 kW).
Praeterea, ex prospectu altae efficientiae, nonnullae societates etiam possibilitatem productorum SiC-MOSFET inundationis auxiliaris explorant.
Tempus publicationis: VIII Iul. MMXXIII
