Входитьдействие к материалам из карбида кремния

Карбид кремния (SiC), как неорганическое вещество, состоит из углерода и кремния в соотношении 1:1 и имеет уникальную тетраэдрическую структуру Си-C. Эта структура придает карбиду кремния превосходные физические и химические свойства, такие как высокая твердость, высокая термическая стабильность и широкая запрещенная зона. Ширина запрещенной зоны карбида кремния достигает 3,26 эВ, что почти в три раза больше, чем у кремния, что позволяет ему оставаться стабильным при более высоких температурах и иметь более высокую напряженность электрического поля пробоя.

Получение материалов на основе карбида кремния

Подготовка материалов из карбида кремния в основном включает газофазный метод, жидкофазный метод и твердофазный метод. Среди них физический метод переноса паров (ПВТ) и метод химического осаждения из паровой фазы (ССЗ) являются основными методами подготовки высококачественных монокристаллов SiC. Метод ПВТ сублимирует исходный порошок SiC при высокой температуре и конденсирует и выращивает высококачественные монокристаллы SiC на поверхности затравочного кристалла. Метод ССЗ получает сверхтонкий и высокочистый порошок SiC посредством высокотемпературной газовой реакции. Кроме того, золь-гель метод и метод роста верхнего затравочного раствора (ТССГ) также являются широко используемыми методами подготовки.

Применение материалов на основе карбида кремния

Материалы SiC широко используются во многих областях благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам.

‌Устройства питания‌: Материалы из карбида кремния имеют значительные преимущества в области силовой электроники. Например, в инверторах электромобилей и зарядных устройствах силовые устройства из карбида кремния могут уменьшить размер корпуса, снизить потери и повысить эффективность преобразования. Известные автомобильные компании, такие как Тесла и БИД, уже использовали устройства из карбида кремния в своих продуктах для электромобилей. Кроме того, устройства из карбида кремния также широко используются в фотоэлектрических инверторах и железнодорожном транспорте, что может повысить общую эффективность системы.

‌РЧ-устройства‌: В военной и коммуникационной областях карбид кремния на основе нитрида галлия РЧ-устройства стали основными компонентами таких систем, как системы мобильной связи 5G и активные фазированные антенные решетки нового поколения. Его хорошая теплопроводность, высокая частота и высокая мощность делают материалы из карбида кремния перспективными для широкого применения в области СВЧ-устройств.

‌Быстрое зарядное устройство‌: Устройства из карбида кремния считаются идеальным выбором для нового поколения силовых устройств из-за их превосходной устойчивости к высоким температурам, низких потерь и высокой эффективности. Например, диоды из карбида кремния, такие как Тайко Тяньжунь G3S06505C и G5S6504Z, широко используются в импульсных источниках питания, коррекции коэффициента мощности, приводах двигателей, инверторах и других сценариях.

‌Аэрокосмическая промышленность‌: Композиты на основе алюминия, армированные частицами карбида кремния, также добились прорывных применений в аэрокосмической отрасли. Например, в подфюзеляжном киле истребителя F16 и новой системе ротора вертолета Еврокоптер композиты на основе алюминия, армированные частицами карбида кремния, значительно повышают жесткость и срок службы компонентов.

Размер рынка и тенденции развития отрасли карбида кремния

По данным Йоль, объем мирового рынка силовых устройств SiC вырастет с 1,09 млрд долларов США в 2021 году до 6,297 млрд долларов США в 2027 году с годовым темпом роста в 34%. В то же время объем рынка радиочастотных устройств на основе нитрида галлия на основе карбида кремния продолжит расти. На китайском рынке ожидается, что объем рынка силовых электронных устройств на основе карбида кремния и нитрида галлия увеличится почти до 30 млрд юаней с годовым темпом роста в 45%.

Проблемы и возможности в отрасли карбида кремния

Хотя материалы из карбида кремния имеют много преимуществ, их приготовление и применение все еще сталкиваются с некоторыми проблемами. Например, технология приготовления подложек из карбида кремния сложна, и выход продукции необходимо улучшить; себестоимость производства устройств из карбида кремния высока, а продвижение на рынок все еще требует усилий. Однако с постоянным развитием технологий и постоянным расширением рынка отрасль карбида кремния откроет больше возможностей для развития. В будущем материалы из карбида кремния будут использоваться в большем количестве областей, привнося новую жизненную силу в развитие полупроводниковой промышленности.