Pii, piikarbidi ja galliumnitridi

Yleisesti käytettyjen digitaalisten tuotteiden ja huipputeknisten sähköajoneuvojen, 5G-tukiaseman, takana on 3 ydinpuolijohdemateriaalia: pii, piikarbidi ja galliumnitridi, jotka ohjaavat teollisuutta. He eivät ole vaihtoehto toisilleen, he ovat joukkueen asiantuntijoita ja heillä on korvaamaton ponnistus eri taistelukentillä. Ymmärtämällä heidän työnjakonsa voimme nähdä modernin elektroniikkateollisuuden kehityspuun.

1.Pii: Integroitujen piirien peruskivi

Pii on epäilemättä puolijohteiden kuningas, hallitsee kaikkia erittäin integroidun ja monimutkaisen tietojenkäsittelyn alaa. Tietokoneen CPU, mobiili SoC, grafiikkaprosessorit, muisti, flash-muisti ja erilaiset mikro-ohjaimet ja digitaaliset logiikkasirut, melkein kaikki on rakennettu piipohjalle.

Miksi pii hallitsee tällä alalla

1) Erinomainen integroitu tutkinto

Piillä on erinomaiset materiaaliominaisuudet, sen pinnalle voidaan kasvattaa täydellinen SiO2-eristyskalvo lämpöhapetusprosessin kautta. Tämä ominaisuus on perusta CMOS-transistorin rakentamiselle, joka integroi miljardeja jopa kymmenen miljardia transistoria pienelle sirulle äärimmäisen monimutkaisten logististen toimintojen saavuttamiseksi.

2) Kypsä prosessi ja alhaiset kustannukset

Yli puolen vuosisadan kehityksen kautta piiprosessi on tulosta koko inhimillisestä teollisesta sivilisaatiosta. Puhdistuksesta, kiteen vetämisestä, fotolitografiaan ja etsaukseen, se on muodostanut kypsiä ja valtavia teollisuusketjuja tuottaakseen korkealaatuisia kiteitä hämmästyttävällä mittakaavalla ja erittäin edullisilla kustannuksilla.

3) Hyvä tasapaino

Pii saavuttaa parhaan tasapainon johtavuuden, kytkentänopeuden, valmistuskustannusten ja lämpösuorituskyvyn välillä. Vaikka se ei ehkä vastaa huippuluokan materiaalinsa suorituskykyä äärimmäisessä suorituskyvyssä, se on täysin riittävä ja taloudellisin valinta monimutkaisten digitaalisten signaalien ja logiikkatoimintojen käsittelyyn.

2.Piikarbidi: Power Guardians korkean jännitteen taistelukentällä

Piikarbidi on vallankumouksellinen materiaali korkean jännitteen ja suuren tehon alalla. Sitä käytetään pääasiassa "teholaitteissa" tehon muuntamiseen ja ohjaukseen. Kuten pääkäytön invertteri, sisäänrakennettu laturi, DC-DC-muunnin uusissa energiaajoneuvoissa; älykkäiden verkkojen muunnosasemat, teollisuuden moottorikäytöt ja rautatieliikenne teollisuudessa ja sähköverkoissa; aurinkosähköinvertterit ja tuulivoimamuuntimet uudessa energiantuotantoteollisuudessa.

Miksi piikarbidi sopii suurjännitesovelluksiin

1) Erittäin korkea sähkökentän voimakkuus

SiC:n sähkökentän voimakkuus on 10 kertaa suurempi kuin piin. Se tarkoittaa saman jännitteenkestävän laitteen valmistamista, piikarbidin epitaksiaalinen kerros voi olla ohuempi, seostuspitoisuus voi olla korkeampi, mikä vähentää laitteen päällekytkentävastusta. Kun resistanssi pienenee, energiahäviötä ja lämmöntuotantoa voidaan vähentää merkittävästi johtuessa.

2) Hyvä lämmönjohtavuus

SiC:n lämmönjohtavuus on 3 kertaa piin lämmönjohtavuus. Suuritehoisessa sovelluksessa lämmitys on "huipputappaja". SiC-laite voi poistaa itse lämmityksen nopeammin, mikä mahdollistaa järjestelmän vakaan toiminnan suuremmalla tehotiheydellä tai yksinkertaistaa lämmönpoistojärjestelmää.

3) Korkean lämpötilan työkyky

Pii-laitteen käyttölämpötila on tyypillisesti alle 175 °C, kun taas SiC-laite voi toimia vakaasti yli 200 °C:ssa. Tämä tekee siitä luotettavamman korkeissa lämpötiloissa ja ankarissa ympäristöissä, kuten auton moottorin lähellä sijaitsevissa elektronisissa järjestelmissä.

3.Galliumnitridi: nopeuspioneeri korkeataajuisella radalla

GaN:n ydinetu on korkea taajuus. Se loistaa kahdella alalla:

Korkeataajuinen tehoelektroniikka (pikalataus): tällä hetkellä yleisin sovellus, jonka avulla voimme käyttää pienikokoisia ja erittäin tehokkaita GaN-pikalatajia.

RF-etuosa: tehovahvistimet 5G-viestinnän tukiasemissa ja tutkajärjestelmissä puolustusteollisuudessa.

Mik a legfontosabb biztonsági ellenőrzések a kábelelágazó doboz üzembe helyezése előtt?

1) Erittäin suuri elektronien kyllästymisnopeus: Elektronit liikkuvat erittäin nopeasti GaN-materiaaleissa, mikä tarkoittaa, että transistorit voivat saavuttaa erittäin korkeita kytkentänopeuksia. Hakkuriteholähteissä korkeammat kytkentätaajuudet mahdollistavat pienempien ja kevyempien kondensaattoreiden ja induktoreiden käytön, mikä mahdollistaa laturin miniatyrisoinnin.

2) Korkean elektronin liikkuvuuden transistori (HEMT): Kuten edellisessä artikkelissa on kuvattu, GaN-AlGaN-heteroliitosrajapinta voi automaattisesti muodostaa kaksiulotteisen elektronikaasun (2DEG), jolla on erittäin korkea elektronipitoisuus ja liikkuvuus, mikä johtaa erittäin alhaiseen päällekytkentäresistanssiin. Tämä antaa GaN-laitteille kaksi etua: pieni johtavuushäviö ja pieni kytkentähäviö nopean kytkennän aikana.

3) Leveämpi kaistaväli: Piikarbidin tapaan GaN:ssä on myös leveä kaistaväli, mikä tekee siitä kestävän korkeita lämpötiloja ja korkeita jännitteitä vastaan ​​ja kestävämmän kuin pii.