Marka la barbardhigo semiconductors-ku-saleysan koronto, SiC (silicon carbide) semiconductors koronto waxay leeyihiin faa'iidooyin la taaban karo oo ku saabsan beddelka soo noqnoqda, luminta, kuleylka kuleylka, yaraynta, iwm.
Iyada oo wax soo saarka baaxadda weyn ee silikoon carbide inverters by Tesla, shirkado badan ayaa sidoo kale bilaabay in ay dhulka alaabta silikon carbide.
SiC waa "cajiib", sidee dhulka loogu sameeyay?Waa maxay codsiyada hadda?Aan aragno!
01 ☆ Dhalashada SiC
Si la mid ah koronto-dhaliyeyaasha kale, silsiladda warshadaha SiC-MOSFET waxaa ku jiracrystal dheer - substrate - epitaxy - design - wax soo saarka - xidhiidhka baakadaha.
crystal dheer
Inta lagu jiro isku xirka crystal dheer, si ka duwan diyaarinta habka Tira ee loo isticmaalo silikoon kali ah, silikoon carbide inta badan waxay qabataa habka gaadiidka gaaska jirka (PVT, oo sidoo kale loo yaqaan Lly wanaajiyey ama habka sublimation abuurka kristal), habka kaydinta kiimikada heerkulka sare ( HTCVD ) kaabista.
☆ Tallaabada muhiimka ah
1. Walxaha cayriin ee adag kaarbonic;
2. Ka dib kuleylka, karbidhidu waxay noqotaa gaas;
3. Gaasku wuxuu u guuraa dusha sare ee crystal abuurka;
4. Gaasku waxa uu ku kor baxaa kiristada abuurka oo noqda crystal.
Isha sawirka: "Qodobka Farsamada ee lagu kala diri karo korriinka PVT silikoon carbide"
Farsamooyin kala duwan ayaa sababay laba khasaare oo waaweyn marka loo eego saldhigga silikon:
Marka hore, wax-soo-saarku waa adag yahay, wax-soo-saarkuna wuu hooseeyaa.Heerkulka wajiga gaasta-ku-saleysan ee kaarboonku wuxuu kor u kacaa 2300 ° C cadaadiskuna waa 350MPa.Sanduuqa mugdiga ah oo dhan waa la fuliyaa, wayna fududahay in la isku daro wasakhda.Wax-soo-saarku wuu ka hooseeyaa saldhigga silikoon.Dhexroorka weyn, ayaa hoos u dhigaya dhalidda.
Midda labaad waa korriin gaabis ah.Maamulka habka PVT waa mid gaabis ah, xawaaruhu waa 0.3-0.5mm/h, wuxuuna kori karaa 2cm 7 maalmood gudahood.Ugu badnaan wuxuu kori karaa oo kaliya 3-5cm, dhexroorka kristal ingot waa inta badan 4 inches iyo 6 inches.
Silikoon-ku-saleysan 72H wuxuu kori karaa dhererka 2-3m, dhexroorku wuxuu u badan yahay 6 inji iyo 8-inch oo awood wax soo saar cusub ah oo loogu talagalay 12 inji.Sidaa darteed, silikoon carbide waxaa inta badan loo yaqaan 'crystal ingot', iyo silicon waxay noqotaa ul crystal ah.
Kaarbide silikon crystal ingots
Substrate
Ka dib markii crystal dheer la dhammeeyo, waxay gashaa habka wax soo saarka ee substrate-ka.
Goynta la beegsado ka dib, shiidi (shiidid qallafsan, shiidi ganaax), polishing (dhalida makaanikada), ultra- saxnaanta polishing (daalibinta farsamada kiimikada), substrate silikon carbide ah ayaa la helay.
Substrate-ka ayaa inta badan ciyaaradoorka taageerada jidhka, kulaylka kulaylka iyo dhaqdhaqaaqa.Dhibka habaynta ayaa ah in maadada carbide ee silikoon ay tahay mid sare, qallafsan, oo degan sifooyinka kiimikada.Sidaa darteed, hababka wax-soo-saarka ee silikoon-dhaqameedku kuma habboona substrate carbide silicon.
Tayada saamaynta goynta waxay si toos ah u saamaysaa waxqabadka iyo waxtarka isticmaalka (kharashka) alaabta silikoon carbide, sidaas darteed waxaa loo baahan yahay inay noqoto mid yar, dhumucdiisuna tahay, iyo goyn hoose.
Hadda,4-inji iyo 6-inji inta badan waxay isticmaalaan qalabka goynta khadadka badan,in la gooyo kiristaalo silikoon qaybo khafiif ah oo dhumucdiisu aanay ka badnayn 1mm.
jaantus goynta khadadka badan
Mustaqbalka, korodhka xajmiga silikoon kaarboonaysan, korodhka shuruudaha isticmaalka alaabta ayaa kordhin doona, iyo tignoolajiyada sida jeexjeexa laysarka iyo kala-soocidda qabow ayaa sidoo kale si tartiib tartiib ah loo isticmaali doonaa.
2018, Infineon waxa ay heshay Siltectra GmbH, kaas oo soo saaray hannaan cusub oo loo yaqaan dildilaaca qabow.
Marka la barbar dhigo habka goynta siligga badan ee soo jireenka ah ee luminta 1/4,Habka dillaaca qabowgu wuxuu lumiyay kaliya 1/8 ee walxaha silikon carbide.
Kordhinta
Maadaama maadada silikoon carbide aysan si toos ah u samayn karin qalabka korontada ee substrate-ka, qalabyo kala duwan ayaa looga baahan yahay lakabka fidinta.
Sidaa darteed, ka dib markii wax soo saarka substrate-ka la dhammeeyo, filim gaar ah oo khafiif ah oo crystal ah ayaa lagu koray substrate iyada oo loo marayo habka fidinta.
Waqtigan xaadirka ah, habka kaydinta gaaska kiimikada (CVD) ayaa inta badan la isticmaalaa.
Naqshadeynta
Ka dib marka substrate-ka la sameeyo, waxay gashaa marxaladda naqshadeynta alaabta.
MOSFET, diiradda habka naqshadeynta waa naqshadeynta jeexdin,dhinaca kale si looga fogaado jebinta patent-ka(Infineon, Rohm, ST, iwm., waxay leeyihiin qaabaynta patent), iyo dhanka kaledaboolo wax-soo-saarka iyo kharashyada wax-soo-saarka.
Wafer been abuur ah
Ka dib marka la dhammeeyo naqshadeynta alaabta, waxay gashaa marxaladda wax soo saarka wafer,Hawshuna waxay qiyaas ahaan la mid tahay kan silikoon, kaas oo inta badan leh 5 tillaabo.
☆Tallaabo 1: Duri maaskarada
Lakabka filimka silicon oxide (SiO2) ayaa la sameeyaa, sawir-qaadista ayaa la dahaadhay, qaabka sawir-qaadista waxaa la sameeyay iyada oo loo marayo tallaabooyinka isku-dhafka, soo-gaadhista, horumarinta, iwm.
Tallaabada 2: Ion implantation
Waferka silikoon kaarbide ee daboolan waxaa la geliyaa implanter ion, halkaas oo aluminium aluminium lagu duro si ay u sameeyaan aagga doping-ka nooca P, oo la tirtiro si loo dhaqaajiyo aluminiumka la geliyey.
Filimka oksaydhka ayaa la saaraa, ions nitrogen ayaa lagu duraa gobol gaar ah oo ka mid ah gobolka nooca P-doping si loo sameeyo gobolka N-nooca korantada ee qulqulka iyo isha, iyo ion nitrogen la geliyo ayaa la tirtiraa si loo dhaqaajiyo.
☆Tallaabo 3: Samee shabkada
Samee shabkadaMeesha u dhaxaysa isha iyo qulqulka, lakabka oxide gate waxaa lagu diyaariyaa habka oksaydhka heerkulka sare, iyo lakabka korantada albaabka ayaa la dhigaa si loo sameeyo qaabka xakamaynta albaabka.
☆Tallaabo 4: Samaynta lakabyada passivation
Lakabka passivation ayaa la sameeyay.Dhig lakabka passivation oo leh sifooyin dahaar wanaagsan si looga hortago burburka interelectrode.
☆Tallaabo 5: Samee koronto-dhalatada isha laga shubo
Samee biyo-mareen iyo ilo.Lakabka passivation waa dalool, birahana waa la daadiyaa si ay u sameeyaan biyo-mareen iyo ilo.
Isha Sawirka: Xinxi Capital
Inkasta oo uu jiro farqi yar oo u dhexeeya heerka habka iyo silikoon ku salaysan, sababtoo ah sifooyinka alaabta silikon carbide,Ion ku dhejinta iyo ka saarista waxay u baahan yihiin in lagu sameeyo jawi heerkul sarreeya(ilaa 1600 ° C), heerkulka sare wuxuu saameyn doonaa qaab dhismeedka shafka laftiisa, iyo dhibtu waxay sidoo kale saameyn doontaa wax soo saarka.
Intaa waxaa dheer, qaybaha MOSFET,tayada oksijiinta iridu waxay si toos ah u saamaysaa dhaqdhaqaaqa kanaalka iyo kalsoonida albaabka, sababtoo ah waxaa jira laba nooc oo silikoon iyo atamka carbon in walxaha silikon carbide.
Sidaa darteed, habka kobaca dhexdhexaadka ah ee albaabka gaarka ah ayaa loo baahan yahay (dhibic kale ayaa ah in xaashida carbide silikoon ay tahay mid hufan, iyo isku dhejinta booska marxaladda sawir-qaadista waa ay adagtahay in silikon).
Ka dib marka la dhammeeyo wax-soo-saarka wafer-ka, jilibka gaarka ah ayaa la gooyaa jajab qaawan waxaana la baakadi karaa iyadoo la raacayo ujeedada.Habka caadiga ah ee aaladaha kala duwani waa xirmada.
650V CoolSiC™ MOSFETs oo ku jira xirmada TO-247
Sawirka: Infineon
Goobta baabuurtu waxay leedahay shuruudo awood sare leh iyo kuleylka kuleylka, marmarka qaarkoodna waxaa lagama maarmaan ah in si toos ah loo dhiso wareegyada buundada (buundada nuska ama buundada buuxa, ama si toos ah loogu xirxiray diodes).
Sidaa darteed, inta badan waxaa si toos ah loogu xiraa modules ama nidaamyada.Marka loo eego tirada jajabyada lagu baakadeeyay hal module, qaabka caadiga ah waa 1 ee 1 (BorgWarner), 6 ee 1 (Infineon), iwm, iyo shirkadaha qaarkood waxay isticmaalaan nidaam isku mid ah oo hal-tube ah.
Borgwarner Viper
Waxay taageertaa qaboojinta biyaha laba-dhinac ah iyo SiC-MOSFET
Infineon CoolSiC™ MOSFET modules
Si ka duwan silikoon,Qaybaha silikon carbide waxay ku shaqeeyaan heerkul sare, qiyaastii 200 ° C.
Heerkulka barta dhalaalka ee alxanka jilicsan ee dhaqameedku wuu hooseeyaa, ma buuxin karo shuruudaha heerkulka.Sidaa darteed, modules carbide silicon inta badan waxay isticmaalaan habka alxanka sintering lacag heerkulka hooseeya.
Ka dib marka moduleka la dhammeeyo, waxaa lagu dabaqi karaa nidaamka qaybaha.
Tesla Model3 kontoroolka mootada
Chip-ka qaawan wuxuu ka yimid ST, xirmo is-horumariyay iyo nidaamka wadista koronto
☆02 Heerka Codsiga ee SiC?
Goobta baabuurta, qalabka korontada ayaa inta badan lagu isticmaalaa gudahaDCDC, OBC, matoorada rogayaasha, qaboojiyeyaasha korantada, dallacaadda wireless-ka iyo qaybo kaleu baahan AC/DC beddelaad degdeg ah (DCDC badiyaa waxay u shaqeysaa sida furaha degdega ah).
Sawirka: BorgWarner
Marka la barbar dhigo walxaha silikon ku salaysan, agabka SIC ayaa ka sarreeyaXoogagga goobta burburka baraf-beelka(3×106V/cm),conductivity kaamerada wanaagsan(49W/mK) iyofarqiga band ballaaran(3.26eV).
Inta uu sii balaadhsan yahay farqiga band, ayaa sii yaraanaya qulqulka qulqulka iyo sare u qaadida waxtarka.Sida wanaagsan ee conductivity kulaylka, sare cufnaanta hadda.Marka ay sii xoog badan tahay goobta burburka barafku waa, iska caabbinta korantada ee aaladda waa la hagaajin karaa.
Sidaa darteed, dhinaca korantada sare ee dusha sare, MOSFETs iyo SBD oo ay diyaariyeen agabka silikoon carbide si loogu beddelo silikoon-ku-saleysan IGBT iyo isku dhafka FRD ee jira ayaa si wax ku ool ah u wanaajin kara awoodda iyo hufnaanta,gaar ahaan xaaladaha codsiga soo noqnoqda sare si loo yareeyo khasaaraha beddelka.
Waqtigan xaadirka ah, waxay u badan tahay in lagu gaaro codsiyada baaxadda leh ee gawaarida rogayaasha, oo ay ku xigto OBC iyo DCDC.
800V madal danab
Goobta korantada ee 800V, faa'iidada soo noqnoqda sare waxay ka dhigaysaa ganacsiyada kuwo aad u jecel inay doortaan xalka SiC-MOSFET.Sidaa darteed, inta badan 800V qorshaynta xakamaynta elegtarooniga ah ee hadda jirta SiC-MOSFET.
Qorshaynta heerka Platform waxaa ka mid ahE-GMP casriga ah, GM Otenergy - garoonka laga soo qaado, Porsche PPE, iyo Tesla EPA.Marka laga reebo noocyada Porsche PPE ee aan si cad u qaadin SiC-MOSFET (qaabka ugu horreeya waa IGBT-ku-saleysan silica), aaladaha kale ee baabuurta waxay qaataan nidaamyada SiC-MOSFET.
Madal tamarta Universal Ultra
Qorshaynta moodeelka 800V ayaa ka badan,Summada Weyn ee Wall Salon Jiagirong, nooca Beiqi cirifka Fox S HI, baabuur ku habboon S01 iyo W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, Changan Avita E11 ayaa sheegay in ay qaadi doonto 800V madal, marka lagu daro BYD, Laantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, eber Run, FAW Red Flag, Volkswagen ayaa sidoo kale sheegay in technology 800V ee cilmi-baarista.
Laga soo bilaabo xaalada amarada 800V ee ay heleen alaab-qeybiyeyaasha Tier1,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics, iyo HuichuanDhammaan waxa lagu dhawaaqay dalabyada wadista korontada ee 800V.
400V madal danab
Qalabka korantada ee 400V, SiC-MOSFET waxay inta badan tixgelinaysaa awoodda sare iyo cufnaanta awoodda iyo hufnaanta sare.
Sida Tesla Model 3Y motor oo hadda la soo saaray, awoodda ugu sarreysa ee BYD Hanhou motor waxay ku saabsan tahay 200Kw iyo ET5 oo hadhow la qori doono.Awoodda ugu sarreysa waa 240Kw (ET5 210Kw).
Intaa waxaa dheer, marka loo eego hufnaanta sare, shirkadaha qaar ayaa sidoo kale sahaminaya suurtagalnimada daadadka kaalmeeya ee SiC-MOSFET.
Waqtiga boostada: Jul-08-2023