சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மின் குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது, SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு) மின் குறைக்கடத்திகள் அதிர்வெண் மாறுதல், இழப்பு, வெப்பச் சிதறல், மினியேட்டரைசேஷன் போன்றவற்றில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன.
டெஸ்லாவால் சிலிக்கான் கார்பைடு இன்வெர்ட்டர்களை பெரிய அளவில் உற்பத்தி செய்வதன் மூலம், மேலும் பல நிறுவனங்கள் சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகளை இறக்குமதி செய்யத் தொடங்கியுள்ளன.
SiC மிகவும் "அற்புதமானது", அது எப்படி உருவாக்கப்பட்டது? இப்போது என்ன பயன்பாடுகள் உள்ளன? பார்ப்போம்!
01 ☆ ஒரு SiC இன் பிறப்பு
மற்ற சக்தி குறைக்கடத்திகளைப் போலவே, SiC-MOSFET தொழில் சங்கிலியும் பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்கியதுநீண்ட படிக - அடி மூலக்கூறு - எபிடாக்ஸி - வடிவமைப்பு - உற்பத்தி - பேக்கேஜிங் இணைப்பு.
நீண்ட படிகம்
நீண்ட படிக இணைப்பின் போது, ஒற்றை படிக சிலிக்கானால் பயன்படுத்தப்படும் டிரா முறையைப் போலன்றி, சிலிக்கான் கார்பைடு முக்கியமாக இயற்பியல் வாயு போக்குவரத்து முறை (PVT, மேம்படுத்தப்பட்ட Lly அல்லது விதை படிக பதங்கமாதல் முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது), உயர் வெப்பநிலை இரசாயன வாயு படிவு முறை (HTCVD) கூடுதல்களைப் பயன்படுத்துகிறது.
☆ முக்கிய படி
1. கார்போனிக் திட மூலப்பொருள்;
2. சூடாக்கிய பிறகு, கார்பைடு திடப்பொருள் வாயுவாக மாறுகிறது;
3. விதை படிகத்தின் மேற்பரப்புக்கு வாயு நகர்வு;
4. விதை படிகத்தின் மேற்பரப்பில் வாயு வளர்ந்து படிகமாக மாறுகிறது.
பட ஆதாரம்: “PVT வளர்ச்சி சிலிக்கான் கார்பைடை பிரிப்பதற்கான தொழில்நுட்ப புள்ளி”
சிலிக்கான் தளத்துடன் ஒப்பிடும்போது வெவ்வேறு கைவினைத்திறன் இரண்டு பெரிய குறைபாடுகளை ஏற்படுத்தியுள்ளது:
முதலில், உற்பத்தி கடினமாக இருக்கும், மகசூல் குறைவாக இருக்கும்.கார்பன் அடிப்படையிலான வாயு கட்டத்தின் வெப்பநிலை 2300 ° C க்கு மேல் வளரும் மற்றும் அழுத்தம் 350MPa ஆகும். முழு இருண்ட பெட்டியும் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் அது அசுத்தங்களில் கலப்பது எளிது. மகசூல் சிலிக்கான் தளத்தை விட குறைவாக உள்ளது. விட்டம் பெரியதாக இருந்தால், மகசூல் குறைவாக இருக்கும்.
இரண்டாவது மெதுவான வளர்ச்சி.PVT முறையின் நிர்வாகம் மிகவும் மெதுவாக உள்ளது, வேகம் சுமார் 0.3-0.5 மிமீ/மணி, மேலும் இது 7 நாட்களில் 2 செ.மீ வளரக்கூடியது. அதிகபட்சம் 3-5 செ.மீ மட்டுமே வளர முடியும், மேலும் படிக இங்காட்டின் விட்டம் பெரும்பாலும் 4 அங்குலம் மற்றும் 6 அங்குலம் ஆகும்.
சிலிக்கான் அடிப்படையிலான 72H 2-3 மீ உயரம் வரை வளரக்கூடியது, பெரும்பாலும் 6 அங்குல விட்டம் மற்றும் 12 அங்குலங்களுக்கு 8 அங்குல புதிய உற்பத்தி திறன் கொண்டது.எனவே, சிலிக்கான் கார்பைடு பெரும்பாலும் படிக இங்காட் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் சிலிக்கான் ஒரு படிக குச்சியாக மாறுகிறது.
கார்பைடு சிலிக்கான் படிக இங்காட்கள்
அடி மூலக்கூறு
நீண்ட படிகம் முடிந்ததும், அது அடி மூலக்கூறின் உற்பத்தி செயல்முறையில் நுழைகிறது.
இலக்கு வெட்டுதல், அரைத்தல் (கரடுமுரடான அரைத்தல், நன்றாக அரைத்தல்), மெருகூட்டல் (இயந்திர மெருகூட்டல்), அல்ட்ரா-துல்லியமான மெருகூட்டல் (வேதியியல் மெக்கானிக்கல் மெருகூட்டல்) ஆகியவற்றிற்குப் பிறகு, சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு பெறப்படுகிறது.
அடி மூலக்கூறு முக்கியமாக விளையாடுகிறதுஉடல் ஆதரவு, வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் பங்கு.செயலாக்கத்தில் உள்ள சிரமம் என்னவென்றால், சிலிக்கான் கார்பைடு பொருள் அதிகமாகவும், மிருதுவாகவும், வேதியியல் பண்புகளில் நிலையானதாகவும் உள்ளது. எனவே, பாரம்பரிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான செயலாக்க முறைகள் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுக்கு ஏற்றதல்ல.
வெட்டு விளைவின் தரம் சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகளின் செயல்திறன் மற்றும் பயன்பாட்டுத் திறனை (செலவு) நேரடியாகப் பாதிக்கிறது, எனவே இது சிறியதாகவும், சீரான தடிமன் கொண்டதாகவும், குறைந்த வெட்டாகவும் இருப்பது அவசியம்.
தற்போது,4 -அங்குல மற்றும் 6 -அங்குலங்கள் முக்கியமாக பல-வரி வெட்டும் உபகரணங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன,சிலிக்கான் படிகங்களை 1 மிமீக்கு மிகாமல் தடிமன் கொண்ட மெல்லிய துண்டுகளாக வெட்டுதல்.
பல-வரி வெட்டும் திட்ட வரைபடம்
எதிர்காலத்தில், கார்பனேற்றப்பட்ட சிலிக்கான் செதில்களின் அளவு அதிகரிப்பதால், பொருள் பயன்பாட்டுத் தேவைகள் அதிகரிக்கும், மேலும் லேசர் ஸ்லைசிங் மற்றும் குளிர் பிரிப்பு போன்ற தொழில்நுட்பங்களும் படிப்படியாகப் பயன்படுத்தப்படும்.
2018 ஆம் ஆண்டில், இன்ஃபினியன் சில்டெக்ட்ரா ஜிஎம்பிஹெச் நிறுவனத்தை கையகப்படுத்தியது, இது கோல்ட் கிராக்கிங் எனப்படும் புதுமையான செயல்முறையை உருவாக்கியது.
பாரம்பரிய பல-கம்பி வெட்டும் செயல்முறை இழப்பு 1/4 உடன் ஒப்பிடும்போது,குளிர் விரிசல் செயல்முறை சிலிக்கான் கார்பைடு பொருளில் 1/8 ஐ மட்டுமே இழந்தது.
நீட்டிப்பு
சிலிக்கான் கார்பைடு பொருள் நேரடியாக அடி மூலக்கூறில் மின் சாதனங்களை உருவாக்க முடியாது என்பதால், நீட்டிப்பு அடுக்கில் பல்வேறு சாதனங்கள் தேவைப்படுகின்றன.
எனவே, அடி மூலக்கூறின் உற்பத்தி முடிந்ததும், நீட்டிப்பு செயல்முறை மூலம் அடி மூலக்கூறில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஒற்றை படிக மெல்லிய படலம் வளர்க்கப்படுகிறது.
தற்போது, வேதியியல் வாயு படிவு முறை (CVD) செயல்முறை முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
வடிவமைப்பு
அடி மூலக்கூறு தயாரிக்கப்பட்ட பிறகு, அது தயாரிப்பு வடிவமைப்பு நிலைக்கு நுழைகிறது.
MOSFET-ஐப் பொறுத்தவரை, வடிவமைப்பு செயல்முறையின் கவனம் பள்ளத்தின் வடிவமைப்பாகும்,ஒருபுறம் காப்புரிமை மீறலைத் தவிர்க்க(இன்ஃபினியன், ரோம், எஸ்டி, முதலியன காப்புரிமை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன), மறுபுறம்உற்பத்தித்திறன் மற்றும் உற்பத்தி செலவுகளை பூர்த்தி செய்ய.
வேஃபர் தயாரிப்பு
தயாரிப்பு வடிவமைப்பு முடிந்ததும், அது வேஃபர் உற்பத்தி நிலைக்கு நுழைகிறது,மேலும் இந்த செயல்முறை தோராயமாக சிலிக்கானைப் போன்றது, இது முக்கியமாக பின்வரும் 5 படிகளைக் கொண்டுள்ளது.
☆படி 1: முகமூடியை ஊசி மூலம் செலுத்துங்கள்
சிலிக்கான் ஆக்சைடு (SiO2) படலத்தின் ஒரு அடுக்கு தயாரிக்கப்படுகிறது, ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் பூசப்படுகிறது, ஹோமோஜெனேஷன், வெளிப்பாடு, மேம்பாடு போன்ற படிகள் மூலம் ஃபோட்டோரெசிஸ்ட் வடிவம் உருவாகிறது, மேலும் செதுக்கல் செயல்முறை மூலம் உருவம் ஆக்சைடு படலத்திற்கு மாற்றப்படுகிறது.
☆படி 2: அயன் பொருத்துதல்
மறைக்கப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு வேஃபர் ஒரு அயன் இம்ப்ளாண்டரில் வைக்கப்படுகிறது, அங்கு அலுமினிய அயனிகள் ஒரு P-வகை டோப்பிங் மண்டலத்தை உருவாக்க செலுத்தப்படுகின்றன, மேலும் பொருத்தப்பட்ட அலுமினிய அயனிகளை செயல்படுத்த அனீல் செய்யப்படுகின்றன.
ஆக்சைடு படலம் அகற்றப்பட்டு, நைட்ரஜன் அயனிகள் P-வகை டோப்பிங் பகுதியின் ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் செலுத்தப்பட்டு, வடிகால் மற்றும் மூலத்தின் N-வகை கடத்தும் பகுதியை உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் பொருத்தப்பட்ட நைட்ரஜன் அயனிகள் அவற்றை செயல்படுத்த அனீல் செய்யப்படுகின்றன.
☆படி 3: கட்டத்தை உருவாக்குங்கள்
கட்டத்தை உருவாக்குங்கள். மூலத்திற்கும் வடிகாலுக்கும் இடையிலான பகுதியில், கேட் ஆக்சைடு அடுக்கு உயர் வெப்பநிலை ஆக்ஸிஜனேற்ற செயல்முறை மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, மேலும் கேட் எலக்ட்ரோடு அடுக்கு கேட் கட்டுப்பாட்டு கட்டமைப்பை உருவாக்க படிவு செய்யப்படுகிறது.
☆படி 4: செயலற்ற அடுக்குகளை உருவாக்குதல்
செயலற்ற அடுக்கு உருவாக்கப்படுகிறது. இடை மின்முனை முறிவைத் தடுக்க நல்ல காப்பு பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு செயலற்ற அடுக்கை வைக்கவும்.
☆படி 5: வடிகால்-மூல மின்முனைகளை உருவாக்குங்கள்
வடிகால் மற்றும் மூலத்தை உருவாக்குங்கள். செயலற்ற அடுக்கு துளையிடப்பட்டு, உலோகம் தெளிக்கப்பட்டு ஒரு வடிகால் மற்றும் மூலத்தை உருவாக்குகிறது.
புகைப்பட ஆதாரம்: Xinxi Capital
சிலிக்கான் கார்பைடு பொருட்களின் பண்புகள் காரணமாக, செயல்முறை நிலைக்கும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலானவற்றுக்கும் இடையே சிறிய வித்தியாசம் இருந்தாலும்,அயனி பொருத்துதல் மற்றும் அனீலிங் ஆகியவை அதிக வெப்பநிலை சூழலில் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்.(1600°C வரை), அதிக வெப்பநிலை பொருளின் லேட்டிஸ் அமைப்பையே பாதிக்கும், மேலும் சிரமம் விளைச்சலையும் பாதிக்கும்.
கூடுதலாக, MOSFET கூறுகளுக்கு,கேட் ஆக்ஸிஜனின் தரம் சேனல் இயக்கம் மற்றும் கேட் நம்பகத்தன்மையை நேரடியாக பாதிக்கிறது.ஏனெனில், சிலிக்கான் கார்பைடு பொருளில் இரண்டு வகையான சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்கள் உள்ளன.
எனவே, ஒரு சிறப்பு வாயில் நடுத்தர வளர்ச்சி முறை தேவைப்படுகிறது (மற்றொரு விஷயம் என்னவென்றால், சிலிக்கான் கார்பைடு தாள் வெளிப்படையானது, மேலும் ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி கட்டத்தில் நிலை சீரமைப்பு சிலிக்கானுக்கு கடினமாக உள்ளது).
வேஃபர் உற்பத்தி முடிந்ததும், தனிப்பட்ட சிப் ஒரு வெற்று சிப்பாக வெட்டப்பட்டு, நோக்கத்திற்கு ஏற்ப பேக் செய்யப்படலாம். தனித்தனி சாதனங்களுக்கான பொதுவான செயல்முறை TO பேக்கேஜ் ஆகும்.
TO-247 தொகுப்பில் 650V CoolSiC™ MOSFETகள்
புகைப்படம்: இன்ஃபினியன்
வாகனத் துறை அதிக சக்தி மற்றும் வெப்பச் சிதறல் தேவைகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் சில நேரங்களில் நேரடியாக பால சுற்றுகளை (அரை பாலம் அல்லது முழு பாலம், அல்லது நேரடியாக டையோட்களுடன் தொகுக்கப்பட்டுள்ளது) உருவாக்குவது அவசியம்.
எனவே, இது பெரும்பாலும் தொகுதிகள் அல்லது அமைப்புகளில் நேரடியாக தொகுக்கப்படுகிறது. ஒரு தொகுதியில் தொகுக்கப்பட்ட சில்லுகளின் எண்ணிக்கையின்படி, பொதுவான வடிவம் 1 இல் 1 (போர்க்வார்னர்), 6 இல் 1 (இன்ஃபினியன்) போன்றவை, மேலும் சில நிறுவனங்கள் ஒற்றை-குழாய் இணைத் திட்டத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.
போர்க்வார்னர் வைப்பர்
இரட்டை பக்க நீர் குளிர்ச்சி மற்றும் SiC-MOSFET ஐ ஆதரிக்கிறது
Infineon CoolSiC™ MOSFET தொகுதிகள்
சிலிக்கானைப் போலன்றி,சிலிக்கான் கார்பைடு தொகுதிகள் அதிக வெப்பநிலையில், சுமார் 200 ° C இல் இயங்குகின்றன.
பாரம்பரிய மென்மையான சாலிடர் வெப்பநிலை உருகுநிலை வெப்பநிலை குறைவாக இருப்பதால், வெப்பநிலை தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய முடியாது. எனவே, சிலிக்கான் கார்பைடு தொகுதிகள் பெரும்பாலும் குறைந்த வெப்பநிலை வெள்ளி சின்டரிங் வெல்டிங் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன.
தொகுதி முடிந்ததும், அதை பாகங்கள் அமைப்பில் பயன்படுத்தலாம்.
டெஸ்லா மாடல்3 மோட்டார் கட்டுப்படுத்தி
வெற்று சிப் ST, சுயமாக உருவாக்கப்பட்ட தொகுப்பு மற்றும் மின்சார இயக்கி அமைப்பிலிருந்து வருகிறது.
☆02 SiC இன் விண்ணப்ப நிலை?
வாகனத் துறையில், மின் சாதனங்கள் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றனDCDC, OBC, மோட்டார் இன்வெர்ட்டர்கள், மின்சார ஏர் கண்டிஷனிங் இன்வெர்ட்டர்கள், வயர்லெஸ் சார்ஜிங் மற்றும் பிற பாகங்கள்அதற்கு AC/DC வேகமான மாற்றம் தேவைப்படுகிறது (DCDC முக்கியமாக வேகமான சுவிட்சாக செயல்படுகிறது).
புகைப்படம்: போர்க்வார்னர்
சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, SIC பொருட்கள் அதிகமாக உள்ளனமுக்கியமான பனிச்சரிவு முறிவு புல வலிமை(3×106V/செ.மீ),சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன்(49W/mK) மற்றும்பரந்த பட்டை இடைவெளி(3.26eV) க்கு சமம்.
பட்டை இடைவெளி அதிகமாக இருந்தால், கசிவு மின்னோட்டம் சிறியதாகவும், செயல்திறன் அதிகமாகவும் இருக்கும். வெப்ப கடத்துத்திறன் சிறப்பாக இருந்தால், மின்னோட்ட அடர்த்தி அதிகமாக இருக்கும். முக்கியமான பனிச்சரிவு முறிவு புலம் வலுவாக இருந்தால், சாதனத்தின் மின்னழுத்த எதிர்ப்பை மேம்படுத்த முடியும்.
எனவே, ஆன்-போர்டு உயர் மின்னழுத்தத் துறையில், தற்போதுள்ள சிலிக்கான் அடிப்படையிலான IGBT மற்றும் FRD கலவையை மாற்றுவதற்கு சிலிக்கான் கார்பைடு பொருட்களால் தயாரிக்கப்பட்ட MOSFETகள் மற்றும் SBDகள் சக்தி மற்றும் செயல்திறனை திறம்பட மேம்படுத்த முடியும்,குறிப்பாக அதிக அதிர்வெண் பயன்பாட்டு சூழ்நிலைகளில் மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்க.
தற்போது, மோட்டார் இன்வெர்ட்டர்களில் பெரிய அளவிலான பயன்பாடுகளை அடைய இது மிகவும் வாய்ப்புள்ளது, அதைத் தொடர்ந்து OBC மற்றும் DCDC ஆகியவை உள்ளன.
800V மின்னழுத்த தளம்
800V மின்னழுத்த தளத்தில், அதிக அதிர்வெண்ணின் நன்மை, நிறுவனங்கள் SiC-MOSFET தீர்வைத் தேர்வுசெய்ய அதிக விருப்பம் காட்டுகின்றன. எனவே, தற்போதைய 800V மின்னணு கட்டுப்பாட்டு திட்டமிடலில் பெரும்பாலானவை SiC-MOSFET ஆகும்.
தள-நிலை திட்டமிடலில் அடங்கும்நவீன E-GMP, GM Otenergy - பிக்அப் ஃபீல்ட், போர்ஷே PPE மற்றும் டெஸ்லா EPA.SiC-MOSFET (முதல் மாடல் சிலிக்கா அடிப்படையிலான IGBT) ஐ வெளிப்படையாகக் கொண்டு செல்லாத போர்ஷே PPE இயங்குதள மாதிரிகளைத் தவிர, மற்ற வாகன தளங்கள் SiC-MOSFET திட்டங்களைப் பின்பற்றுகின்றன.
யுனிவர்சல் அல்ட்ரா எனர்ஜி தளம்
800V மாதிரி திட்டமிடல் அதிகம்,கிரேட் வால் சலூன் பிராண்ட் ஜியாகிரோங், பெய்கி கம்பம் ஃபாக்ஸ் எஸ் எச்ஐ பதிப்பு, சிறந்த கார் S01 மற்றும் W01, சியாவோபெங் ஜி9, பிஎம்டபிள்யூ என்கே1, சங்கன் அவிட்டா E11, BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, zero Run, FAW Red Flag ஆகியவற்றுடன் கூடுதலாக 800V தளத்தைக் கொண்டிருக்கும் என்று கூறியது, வோக்ஸ்வாகன் 800V தொழில்நுட்பத்தையும் ஆராய்ச்சியில் கொண்டுள்ளது என்றார்.
Tier1 சப்ளையர்கள் பெற்ற 800V ஆர்டர்களின் சூழ்நிலையிலிருந்து,போர்க்வார்னர், வைபாய் டெக்னாலஜி, இசட்எஃப், யுனைடெட் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் ஹுய்சுவான்அனைவரும் 800V மின்சார இயக்கி ஆர்டர்களை அறிவித்தனர்.
400V மின்னழுத்த தளம்
400V மின்னழுத்த தளத்தில், SiC-MOSFET முக்கியமாக அதிக சக்தி மற்றும் சக்தி அடர்த்தி மற்றும் அதிக செயல்திறனைக் கருத்தில் கொள்கிறது.
தற்போது பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்டுள்ள டெஸ்லா மாடல் 3\Y மோட்டாரைப் போலவே, BYD ஹான்ஹோ மோட்டாரின் உச்ச சக்தி சுமார் 200Kw (டெஸ்லா 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw) ஆகும், NIO ET7 இலிருந்து தொடங்கி பின்னர் பட்டியலிடப்படும் ET5 இலிருந்து SiC-MOSFET தயாரிப்புகளையும் பயன்படுத்தும். உச்ச சக்தி 240Kw (ET5 210Kw).
கூடுதலாக, உயர் செயல்திறன் கண்ணோட்டத்தில், சில நிறுவனங்கள் துணை வெள்ளம் SiC-MOSFET தயாரிப்புகளின் சாத்தியக்கூறுகளையும் ஆராய்ந்து வருகின்றன.
இடுகை நேரம்: ஜூலை-08-2023
