Реферат / Реферат_0207_МаликовБИ

3.Область применения карбида кремния

1.Применение в электронике:

Карбид кремния был первым коммерчески важным полупроводниковым материалом. кристаллический радиоактивный детекторный диод из

«карборунда» (синтетического карбида кремния) был запатентован Генри Харрисоном Чейзом Данвуди в 1906 году. Он нашел широкое применение в корабельных приемниках.

Полевые транзисторы на основе карбида кремния раскрывают новые применения при более высокой мощности и напряжении. В качестве прямой замены IGBT-транзисторов и кремниевых MOSFET-транзисторов, полевые транзисторы из карбида кремния демонстрируют работу с низким потерями при высоких температурах, низкое сопротивление в открытом состоянии на всём диапазоне температур и низкие потери при коммутации. MOSFET-

транзисторы из карбида кремния, имея более высокие напряжения пробоя,

лучшие показатели охлаждения и устойчивости к температуре, благодаря своим характеристикам могут изготавливаться физически компактными.

IGBT-транзисторы (биполярные транзисторы с изолированным затвором)

используются в первую очередь при коммутируемых напряжениях выше 600

В, но материалы на основе карбида кремния позволяют использовать

MOSFET-транзисторы при напряжениях до 1700 В и более высоких токах.

Также MOSFET-транзисторы на основе карбида кремния обладают значительно меньшими потерями при коммутации по сравнению с IGBT-

транзисторами и работают при сравнительно более высоких частотах.

Явление электролюминесценции было открыто в 1907 году с использованием карбида кремния, и первые коммерческие светодиоды были основаны на SiC. Желтые светодиоды, изготовленные из 3C-SiC,

производились в Советском Союзе в 1970-х годах, а синие светодиоды (6H-

SiC) во всем мире в 1980-х годах.

11

Производство светодиодов вскоре прекратилось, когда появился другой материал, нитрид галлия показал в 10–100 раз более яркое свечение. Эта разница с непрямой запрещенной зоной SiC, тогда как GaN имеет прямую запрещенную зону, обеспечивающее световое излучение. Тем не менее, SiC

по-прежнему является одним из важных компонентов светодиодов – это популярная подложка для выращивания устройств на основе GaN, а также служит теплораспределителем в мощных светодиодах.

2.Использование в производстве:

Всовременной гранильной мастерской карбид кремния является популярным абразивом из-за его прочности и низкой стоимости. В

обрабатывающей промышленности из-за его высокой твёрдости он

Суспензии мелкодисперсных порошков карбида кремния в масле,

глицерине или этиленгликоле используются в процессе проволочной резки полупроводниковых монокристаллов на пластины.

3. Карбид кремния в ядерной энергетике:

Благодаря высокой устойчивости к воздействию внешних неблагоприятных факторов, включая природные, высокой прочности и твёрдости, низкому коэффициенту теплового расширения и низкому коэффициенту диффузии примесей и продуктов деления реакционноспечённый карбид кремния нашёл применение в ядерной энергетике.

Карбид кремния, наряду с другими материалами, используется в качестве слоя из триструктурально-изотропного покрытия для элементов

12

ядерного топлива в высокотемпературных реакторах, в том числе в газоохлаждаемых реакторах.

Из карбида кремния изготавливаются пеналы для длительного хранения и захоронения ядерных отходов.

4. Производство графена:

SiC является идеальной подложкой для выращивания графена, потому что он имеет аналогичную кристаллическую структуру и постоянную решетки. Это позволяет графену расти эпитаксиально на SiC, что приводит к высококачественному графену с небольшим количеством дефектов.

5. Точная оптика:

Жесткость, высокая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения делают карбид кремния термостабильным материалом в широком диапазоне рабочих температур. Это обуславливает широкое применение карбидкремниевых матриц для изготовления зеркальных элементов в различных оптических системах, например, в астрономических телескопах или в системах передачи энергии с использованием лазерного излучения. Развитие технологий (химическое осаждение паров) позволяет создавать диски из поликристаллического карбида кремния до 3,5 метров в диаметре. Заготовки зеркал могут формироваться различными методами,

включая прессование чистого мелкого порошка карбида кремния под высоким давлением.

13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, карбид кремния - один из тех материалов, которые имеют большие перспективы в будущем и большую применимость в настоящем.

Из довольно значимых устройств на основе карбида кремния также стоит упомянуть:

·туннельные диоды;

·высоковольтные оптические переключатели;

·светодиоды с яркостью до 10000 Кд/м2, работающие при температуре от 77

до 600K;

· разнообразные датчики (газов, органических веществ, радиации;

температуры, давления), работающие в самых неблагоприятных условиях;

·маломощные транзисторы и стабилитроны для работы в неблагоприятных условиях;

·ячейки оперативной памяти и логические микросхемы;

·микроэлектромеханические устройства (МЭМС) и переключатели для СВЧ-

антенн.

Рассматривая современный уровень развития SiC-электроники, можно сказать, что это направление уже доказало свою эффективность и приносит плоды. В будущем же можно ожидать более развитую технологию производства и, как следствие, значительно улучшенные электрофизические параметры.

14