சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சக்தி குறைக்கடத்திகளுடன் ஒப்பிடும்போது, SiC (சிலிக்கான் கார்பைடு) சக்தி குறைக்கடத்திகள் அதிர்வெண், இழப்பு, வெப்பச் சிதறல், மினியேட்டரைசேஷன் போன்றவற்றை மாற்றுவதில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன.
டெஸ்லாவின் சிலிக்கான் கார்பைடு இன்வெர்ட்டர்களை பெரிய அளவில் உற்பத்தி செய்வதால், பல நிறுவனங்கள் சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகளை தரையிறக்கத் தொடங்கியுள்ளன.
SiC மிகவும் "அற்புதமானது", இது பூமியில் எப்படி உருவாக்கப்பட்டது? இப்போது விண்ணப்பங்கள் என்ன? பார்க்கலாம்!
01 ☆ ஒரு SiC இன் பிறப்பு
மற்ற சக்தி குறைக்கடத்திகளைப் போலவே, SiC-MOSFET தொழில் சங்கிலியும் அடங்கும்நீண்ட படிக - அடி மூலக்கூறு - எபிடாக்ஸி - வடிவமைப்பு - உற்பத்தி - பேக்கேஜிங் இணைப்பு.
நீண்ட படிகம்
நீண்ட படிக இணைப்பின் போது, ஒற்றை கிரிஸ்டல் சிலிக்கானால் பயன்படுத்தப்படும் டீரா முறையைப் போலன்றி, சிலிக்கான் கார்பைடு முக்கியமாக இயற்பியல் வாயு போக்குவரத்து முறையைப் பின்பற்றுகிறது (பிவிடி, மேம்படுத்தப்பட்ட ல்லி அல்லது விதை படிக பதங்கமாதல் முறை என்றும் அழைக்கப்படுகிறது), அதிக வெப்பநிலை இரசாயன வாயு படிவு முறை ( HTCVD ) சப்ளிமெண்ட்ஸ்.
☆ முக்கிய படி
1. கார்போனிக் திட மூலப்பொருள்;
2. சூடுபடுத்திய பிறகு, கார்பைடு திடப்பொருள் வாயுவாக மாறுகிறது;
3. விதை படிகத்தின் மேற்பரப்பில் வாயு நகர்கிறது;
4. விதை படிகத்தின் மேற்பரப்பில் வாயு ஒரு படிகமாக வளர்கிறது.
பட ஆதாரம்: “பிவிடி வளர்ச்சி சிலிக்கான் கார்பைடை பிரிப்பதற்கான தொழில்நுட்ப புள்ளி”
சிலிக்கான் தளத்துடன் ஒப்பிடும்போது வெவ்வேறு கைவினைத்திறன் இரண்டு முக்கிய தீமைகளை ஏற்படுத்தியது:
முதலில், உற்பத்தி கடினமாக உள்ளது மற்றும் மகசூல் குறைவாக உள்ளது.கார்பன் அடிப்படையிலான வாயு கட்டத்தின் வெப்பநிலை 2300 ° C க்கு மேல் வளர்கிறது மற்றும் அழுத்தம் 350MPa ஆகும். முழு இருண்ட பெட்டியும் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, மேலும் அசுத்தங்களில் கலக்க எளிதானது. விளைச்சல் சிலிக்கான் தளத்தை விட குறைவாக உள்ளது. பெரிய விட்டம், குறைந்த மகசூல்.
இரண்டாவது மெதுவான வளர்ச்சி.PVT முறையின் ஆளுமை மிகவும் மெதுவாக உள்ளது, வேகம் சுமார் 0.3-0.5mm/h ஆகும், மேலும் இது 7 நாட்களில் 2cm வளரும். அதிகபட்சம் 3-5 செமீ மட்டுமே வளர முடியும், மேலும் படிக இங்காட்டின் விட்டம் பெரும்பாலும் 4 அங்குலம் மற்றும் 6 அங்குலம் ஆகும்.
சிலிக்கான்-அடிப்படையிலான 72H 2-3மீ உயரம் வரை வளரக்கூடியது, விட்டம் பெரும்பாலும் 6 அங்குலங்கள் மற்றும் 8 அங்குல புதிய உற்பத்தி திறன் 12 அங்குலங்கள்.எனவே, சிலிக்கான் கார்பைடு பெரும்பாலும் கிரிஸ்டல் இங்காட் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் சிலிக்கான் ஒரு படிக குச்சியாக மாறுகிறது.
கார்பைடு சிலிக்கான் படிக இங்காட்கள்
அடி மூலக்கூறு
நீண்ட படிகத்தை முடித்த பிறகு, அது அடி மூலக்கூறின் உற்பத்தி செயல்முறைக்குள் நுழைகிறது.
இலக்கு வெட்டுதல், அரைத்தல் (கரடுமுரடான அரைத்தல், நன்றாக அரைத்தல்), பாலிஷ் (மெக்கானிக்கல் பாலிஷ்), அல்ட்ரா-பிரிசிஷன் பாலிஷ் (கெமிக்கல் மெக்கானிக்கல் பாலிஷ்) செய்த பிறகு, சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறு பெறப்படுகிறது.
அடி மூலக்கூறு முக்கியமாக விளையாடுகிறதுஉடல் ஆதரவு, வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் பங்கு.செயலாக்கத்தின் சிரமம் என்னவென்றால், சிலிக்கான் கார்பைடு பொருள் அதிக, மிருதுவான மற்றும் இரசாயன பண்புகளில் நிலையானது. எனவே, பாரம்பரிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான செயலாக்க முறைகள் சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுக்கு ஏற்றதல்ல.
கட்டிங் விளைவின் தரம் சிலிக்கான் கார்பைடு தயாரிப்புகளின் செயல்திறன் மற்றும் பயன்பாட்டுத் திறனை (செலவு) நேரடியாகப் பாதிக்கிறது, எனவே இது சிறியதாகவும், சீரான தடிமனாகவும், குறைந்த வெட்டாகவும் இருக்க வேண்டும்.
தற்போது,4-இன்ச் மற்றும் 6-இன்ச் முக்கியமாக மல்டி-லைன் கட்டிங் கருவிகளைப் பயன்படுத்துகிறது,சிலிக்கான் படிகங்களை 1 மிமீக்கு மேல் தடிமன் கொண்ட மெல்லிய துண்டுகளாக வெட்டுதல்.
பல வரி வெட்டு திட்ட வரைபடம்
எதிர்காலத்தில், கார்பனைஸ் செய்யப்பட்ட சிலிக்கான் செதில்களின் அளவு அதிகரிப்பதால், பொருள் பயன்பாட்டுத் தேவைகளின் அதிகரிப்பு அதிகரிக்கும், மேலும் லேசர் வெட்டுதல் மற்றும் குளிர் பிரித்தல் போன்ற தொழில்நுட்பங்களும் படிப்படியாகப் பயன்படுத்தப்படும்.
2018 இல், Infineon சில்டெக்ட்ரா GmbH ஐ வாங்கியது, இது குளிர் கிராக்கிங் எனப்படும் ஒரு புதுமையான செயல்முறையை உருவாக்கியது.
பாரம்பரிய மல்டி-வயர் வெட்டும் செயல்முறை இழப்புடன் ஒப்பிடும்போது 1/4,குளிர் விரிசல் செயல்முறை சிலிக்கான் கார்பைடு பொருளில் 1/8 மட்டுமே இழந்தது.
நீட்டிப்பு
சிலிக்கான் கார்பைடு பொருள் நேரடியாக அடி மூலக்கூறில் சக்தி சாதனங்களை உருவாக்க முடியாது என்பதால், நீட்டிப்பு அடுக்கில் பல்வேறு சாதனங்கள் தேவைப்படுகின்றன.
எனவே, அடி மூலக்கூறின் உற்பத்தி முடிந்ததும், நீட்டிப்பு செயல்முறை மூலம் அடி மூலக்கூறில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஒற்றை படிக மெல்லிய படம் வளர்க்கப்படுகிறது.
தற்போது, இரசாயன வாயு படிவு முறை (CVD) செயல்முறை முக்கியமாக பயன்படுத்தப்படுகிறது.
வடிவமைப்பு
அடி மூலக்கூறு தயாரிக்கப்பட்ட பிறகு, அது தயாரிப்பு வடிவமைப்பு நிலைக்கு நுழைகிறது.
MOSFET க்கு, வடிவமைப்பு செயல்முறையின் கவனம் பள்ளத்தின் வடிவமைப்பாகும்,காப்புரிமை மீறலைத் தவிர்க்க ஒருபுறம்(Infineon, Rohm, ST, முதலியன காப்புரிமை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன), மறுபுறம்உற்பத்தித்திறன் மற்றும் உற்பத்தி செலவுகளை சந்திக்கவும்.
வேஃபர் புனைகதை
தயாரிப்பு வடிவமைப்பு முடிந்ததும், அது செதில் உற்பத்தி நிலைக்கு நுழைகிறது,மற்றும் செயல்முறை சிலிக்கானைப் போலவே உள்ளது, இது முக்கியமாக பின்வரும் 5 படிகளைக் கொண்டுள்ளது.
☆படி 1: முகமூடியை உட்செலுத்தவும்
சிலிக்கான் ஆக்சைடு (SiO2) படலத்தின் ஒரு அடுக்கு தயாரிக்கப்பட்டு, ஒளிமின்னழுத்தம் பூசப்பட்டது, ஒளிச்சேர்க்கை முறையானது ஒரே மாதிரியாக்கம், வெளிப்பாடு, வளர்ச்சி போன்றவற்றின் படிகள் மூலம் உருவாகிறது, மேலும் இந்த உருவம் பொறித்தல் செயல்முறையின் மூலம் ஆக்சைடு படத்திற்கு மாற்றப்படுகிறது.
☆படி 2: அயன் பொருத்துதல்
முகமூடி செய்யப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு செதில் ஒரு அயனி இம்ப்லாண்டரில் வைக்கப்படுகிறது, அங்கு அலுமினிய அயனிகள் P-வகை ஊக்கமருந்து மண்டலத்தை உருவாக்க உட்செலுத்தப்படுகின்றன, மேலும் பொருத்தப்பட்ட அலுமினிய அயனிகளை செயல்படுத்துவதற்கு அனீல் செய்யப்படுகிறது.
ஆக்சைடு படம் அகற்றப்பட்டு, நைட்ரஜன் அயனிகள் P-வகை ஊக்கமருந்து பகுதியின் ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் செலுத்தப்பட்டு, வடிகால் மற்றும் மூலத்தின் N-வகை கடத்தும் பகுதியை உருவாக்குகின்றன, மேலும் அவற்றைச் செயல்படுத்துவதற்கு பொருத்தப்பட்ட நைட்ரஜன் அயனிகள் இணைக்கப்படுகின்றன.
☆படி 3: கட்டத்தை உருவாக்கவும்
கட்டத்தை உருவாக்கவும். மூல மற்றும் வடிகால் இடையே உள்ள பகுதியில், கேட் ஆக்சைடு அடுக்கு உயர் வெப்பநிலை ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறை மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, மேலும் கேட் மின்முனை அடுக்கு வாயில் கட்டுப்பாட்டு கட்டமைப்பை உருவாக்க டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது.
☆படி 4: செயலற்ற அடுக்குகளை உருவாக்குதல்
செயலற்ற அடுக்கு செய்யப்படுகிறது. இடை மின்முனை முறிவைத் தடுக்க நல்ல காப்புப் பண்புகளுடன் ஒரு செயலற்ற அடுக்கை டெபாசிட் செய்யவும்.
☆படி 5: வடிகால் மூல மின்முனைகளை உருவாக்கவும்
வடிகால் மற்றும் மூலத்தை உருவாக்கவும். செயலற்ற அடுக்கு துளையிடப்பட்டது மற்றும் ஒரு வடிகால் மற்றும் ஒரு மூலத்தை உருவாக்க உலோகம் தெளிக்கப்படுகிறது.
புகைப்பட ஆதாரம்: Xinxi Capital
சிலிக்கான் கார்பைடு பொருட்களின் குணாதிசயங்கள் காரணமாக, செயல்முறை நிலை மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான வேறுபாடுகள் குறைவாக இருந்தாலும்,அயனி பொருத்துதல் மற்றும் அனீலிங் ஆகியவை அதிக வெப்பநிலை சூழலில் மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்(1600 ° C வரை), அதிக வெப்பநிலை பொருளின் லட்டு கட்டமைப்பை பாதிக்கும், மேலும் சிரமம் விளைச்சலையும் பாதிக்கும்.
கூடுதலாக, MOSFET கூறுகளுக்கு,கேட் ஆக்ஸிஜனின் தரம் நேரடியாக சேனல் இயக்கம் மற்றும் கேட் நம்பகத்தன்மையை பாதிக்கிறது, ஏனெனில் சிலிக்கான் கார்பைடு பொருளில் இரண்டு வகையான சிலிக்கான் மற்றும் கார்பன் அணுக்கள் உள்ளன.
எனவே, ஒரு சிறப்பு கேட் நடுத்தர வளர்ச்சி முறை தேவைப்படுகிறது (மற்றொரு புள்ளி சிலிக்கான் கார்பைடு தாள் வெளிப்படையானது, மற்றும் ஃபோட்டோலிதோகிராஃபி கட்டத்தில் நிலை சீரமைப்பு சிலிக்கானுக்கு கடினமாக உள்ளது).
செதில் உற்பத்தி முடிந்ததும், தனிப்பட்ட சிப் ஒரு வெற்று சிப்பில் வெட்டப்பட்டு, நோக்கத்திற்கு ஏற்ப பேக்கேஜ் செய்யலாம். தனித்த சாதனங்களுக்கான பொதுவான செயல்முறை TO தொகுப்பு ஆகும்.
TO-247 தொகுப்பில் 650V CoolSiC™ MOSFETகள்
புகைப்படம்: இன்ஃபினியன்
வாகனத் துறையில் அதிக சக்தி மற்றும் வெப்பச் சிதறல் தேவைகள் உள்ளன, மேலும் சில சமயங்களில் நேரடியாக பிரிட்ஜ் சர்க்யூட்களை (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 இன் 1 (இன்ஃபினியன்) போன்றவை ஆகும், மேலும் சில நிறுவனங்கள் ஒற்றை-குழாய் இணை திட்டத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன.
போர்க்வார்னர் வைப்பர்
இரட்டை பக்க நீர் குளிர்ச்சி மற்றும் SiC-MOSFET ஆகியவற்றை ஆதரிக்கிறது
Infineon CoolSiC™ MOSFET தொகுதிகள்
சிலிக்கான் போலல்லாமல்,சிலிக்கான் கார்பைடு தொகுதிகள் அதிக வெப்பநிலையில், சுமார் 200 ° C இல் இயங்குகின்றன.
பாரம்பரிய மென்மையான சாலிடர் வெப்பநிலை உருகும் புள்ளி வெப்பநிலை குறைவாக உள்ளது, 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 கன்ட்ரோலர்
வெற்று சிப் ST, சுய-மேம்படுத்தப்பட்ட தொகுப்பு மற்றும் மின்சார இயக்கி அமைப்பு ஆகியவற்றிலிருந்து வருகிறது
☆02 SiC இன் விண்ணப்ப நிலை?
வாகனத் துறையில், சக்தி 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 கள வலிமை(3×106V/cm),சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன்(49W/mK) மற்றும்பரந்த பேண்ட் இடைவெளி(3.26eV)
பரந்த பேண்ட் இடைவெளி, சிறிய கசிவு மின்னோட்டம் மற்றும் அதிக செயல்திறன். சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன், அதிக தற்போதைய அடர்த்தி. 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 SBD ஆகியவை சக்தி மற்றும் செயல்திறனை திறம்பட மேம்படுத்த முடியும்,குறிப்பாக உயர் அதிர்வெண் பயன்பாட்டுக் காட்சிகளில் மாறுதல் இழப்புகளைக் குறைக்கும்.
தற்போது, மோட்டார் இன்வெர்ட்டர்களில் பெரிய அளவிலான பயன்பாடுகளை அடைய அதிக வாய்ப்புள்ளது, அதைத் தொடர்ந்து OBC மற்றும் DCDC.
800V மின்னழுத்த தளம்
800V மின்னழுத்த இயங்குதளத்தில், அதிக அதிர்வெண்ணின் நன்மை, SiC-MOSFET தீர்வைத் தேர்வுசெய்ய நிறுவனங்களை அதிக அளவில் விரும்புகிறது. எனவே, பெரும்பாலான தற்போதைய 800V மின்னணு கட்டுப்பாட்டு திட்டமிடல் SiC-MOSFET.
பிளாட்ஃபார்ம் அளவிலான திட்டமிடல் அடங்கும்நவீன E-GMP, GM Otenergy - பிக்கப் ஃபீல்டு, போர்ஸ் PPE மற்றும் டெஸ்லா EPA.SiC-MOSFET (முதல் மாடல் சிலிக்கா அடிப்படையிலான IGBT) கொண்டு செல்லாத போர்ஸ் PPE இயங்குதள மாடல்களைத் தவிர, பிற வாகனத் தளங்கள் SiC-MOSFET திட்டங்களைப் பின்பற்றுகின்றன.
யுனிவர்சல் அல்ட்ரா ஆற்றல் தளம்
800V மாதிரி திட்டமிடல் அதிகமாக உள்ளது,கிரேட் வால் சலோன் பிராண்ட் ஜியாகிராங், பெய்கி போல் ஃபாக்ஸ் S HI பதிப்பு, சிறந்த கார் S01 மற்றும் W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, சங்கன் Avita E11 800V இயங்குதளத்தை கொண்டு செல்லும் என்று கூறியது, BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, zero Run, FAW Red Flag, Volkswagen ஆகியவை 800V தொழில்நுட்பத்தையும் ஆராய்ச்சியில் கூறுகின்றன.
Tier1 சப்ளையர்களால் பெறப்பட்ட 800V ஆர்டர்களின் சூழ்நிலையிலிருந்து,போர்க்வார்னர், வைபை டெக்னாலஜி, இசட்எஃப், யுனைடெட் எலெக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் ஹூச்சுவான்அனைத்து 800V எலக்ட்ரிக் டிரைவ் ஆர்டர்களை அறிவித்தது.
400V மின்னழுத்த தளம்
400V மின்னழுத்த மேடையில், SiC-MOSFET முக்கியமாக அதிக சக்தி மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் உயர் செயல்திறன் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொண்டுள்ளது.
தற்போது பெருமளவில் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட டெஸ்லா மாடல் 3\Y மோட்டார் போன்றது, BYD Hanhou மோட்டரின் உச்ச சக்தி சுமார் 200Kw (டெஸ்லா 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), NIO SiC-MOSFET தயாரிப்புகளையும் பயன்படுத்தும். மற்றும் ET5 பின்னர் பட்டியலிடப்படும். உச்ச சக்தி 240Kw (ET5 210Kw).
கூடுதலாக, உயர் செயல்திறன் கண்ணோட்டத்தில், சில நிறுவனங்கள் துணை வெள்ளம் SiC-MOSFET தயாரிப்புகளின் சாத்தியக்கூறுகளையும் ஆராய்ந்து வருகின்றன.
இடுகை நேரம்: ஜூலை-08-2023
