Hoʻohālikelike ʻia me nā semiconductors mana silicon-based, SiC (silicon carbide) mana semiconductors i loaʻa nā pōmaikaʻi nui i ka hoʻololi ʻana i ka alapine, ka nalowale, ka wela wela, ka miniaturization, etc.
Me ka hana nui ʻana o nā mea hoʻohuli silicon carbide e Tesla, ʻoi aku ka nui o nā hui i hoʻomaka e hoʻoili i nā huahana silicon carbide.
He "kupanaha" loa ʻo SiC, pehea i hana ʻia ai ma ka honua?He aha nā noi i kēia manawa?E nana kakou!
01 ☆ Hānau ʻia kahi SiC
E like me nā semiconductors mana ʻē aʻe, ʻo ke kaulahao ʻoihana ʻo SiC-MOSFETke aniani lōʻihi - substrate - epitaxy - hoʻolālā - hana ʻana - loulou hoʻopili.
Kiliki lōʻihi
I ka wā o ka loulou aniani lōʻihi, ʻaʻole e like me ka hoʻomākaukau ʻana o ke ʻano Tira i hoʻohana ʻia e ka silika aniani hoʻokahi, ʻo ka silicon carbide ka mea nui e hoʻohana i ke ʻano o ka lawe ʻana i ke kinoea kino (PVT, ʻike ʻia hoʻi ʻo Lly a i ʻole ke ʻano sublimation crystal seed), ke ʻano deposition kemika kiʻekiʻe (HTCVD). ) mea hoʻohui.
☆ ʻanuʻu kumu
1. Carbonic paʻa maka mea;
2. Ma hope o ka hoʻomehana ʻana, lilo ka carbide solid i ke kinoea;
3. Neʻe ke kinoea i ka ʻili o ke aniani hua;
4. Ulu ke kinoea ma luna o ka ʻili o ke aniani hua i loko o ke aniani.
Puna kiʻi: "ʻEkahi ʻenehana no ka wehe ʻana i ka PVT ulu silika carbide"
ʻO nā mea hana like ʻole ua hoʻohālikelike ʻia i ʻelua mau pōʻino nui i hoʻohālikelike ʻia i ke kumu silicon:
ʻO ka mea mua, paʻakikī ka hana a haʻahaʻa ka hua.Piʻi ka mahana o ke kinoea carbon-based phase ma luna o 2300 ° C a ʻo ke kaomi ʻo 350MPa.Lawe ʻia ka pahu ʻeleʻele holoʻokoʻa, a maʻalahi ka hui ʻana i nā haumia.ʻOi aku ka haʻahaʻa ma mua o ke kumu silika.ʻO ka nui o ke anawaena, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka hua.
ʻO ka lua ka ulu lohi.ʻO ka hoʻomalu o ke ʻano PVT he lohi loa, ʻo ka wikiwiki ma kahi o 0.3-0.5mm / h, a hiki ke ulu i 2cm i nā lā 7.Hiki i ka nui ke ulu i 3-5cm wale nō, a ʻo ke anawaena o ka ingot aniani he 4 iniha a me 6 iniha.
Hiki i ka Silicon-based 72H ke ulu i ke kiʻekiʻe o 2-3m, me nā anawaena ka nui o 6 iniha a me 8-iniha mana hana hou no 12 iniha.No laila, kapa pinepine ʻia ka carbide silika i ka ingot aniani, a lilo ke silikona i lāʻau aniani.
Carbide silicon crystal ingots
Pāpaʻa
Ma hope o ka pau ʻana o ke aniani lōʻihi, komo ia i ke kaʻina hana o ka substrate.
Ma hope o ka ʻoki ʻia ʻana, ka wili ʻana (ka wili ʻana, ka wili maikaʻi), ka polishing (mechanical polishing), ka ultra-precision polishing (chemical mechanical polishing), loaʻa ka substrate silicon carbide.
Pāʻani nui ka substrateke kuleana o ke kākoʻo kino, ka wela a me ka conductivity.ʻO ka paʻakikī o ka hana ʻana ʻo ia ka mea kiʻekiʻe o ka silicon carbide, crispy, a paʻa i nā waiwai kemika.No laila, ʻaʻole kūpono nā ʻano hana hoʻoheheʻe maʻamau no ka substrate carbide silicon.
Hoʻopili pololei ka maikaʻi o ka hopena ʻoki i ka hana a me ka hoʻohana ʻana i ka maikaʻi (uku) o nā huahana silicon carbide, no laila pono ia e liʻiliʻi, ʻano mānoanoa, a me ka ʻoki haʻahaʻa.
I kēia manawa,ʻO 4-inch a me 6-inch ka hoʻohana nui ʻana i nā mea ʻoki laina lehulehu,ʻoki ʻana i nā kristal silikona i ʻāpana lahilahi me ka mānoanoa ʻaʻole ʻoi aku ma mua o 1mm.
kiʻi kiʻikuhi ʻoki laina lehulehu
I ka wā e hiki mai ana, me ka hoʻonui ʻana i ka nui o nā wafers silicon carbonized, e hoʻonui ʻia ka hoʻonui ʻana i nā koi hoʻohana waiwai, a e hoʻopili mālie ʻia nā ʻenehana e like me ka ʻoki ʻana i ka laser a me ka hoʻokaʻawale anuanu.
I ka makahiki 2018, ua loaʻa iā Infineon iā Siltectra GmbH, ka mea i hoʻomohala i kahi kaʻina hana hou i kapa ʻia ʻo ke anuanu.
Ke hoʻohālikelike ʻia me ke kaʻina hana ʻoki ʻoki uila maʻamau o 1/4,ʻO ke kaʻina hana pohā anu i nalowale he 1/8 wale nō o ka mea carbide silika.
Hoʻonui
No ka mea ʻaʻole hiki i ka mea silicon carbide ke hana pololei i nā mana mana ma luna o ka substrate, pono nā mea like ʻole ma ka papa hoʻonui.
No laila, ma hope o ka pau ʻana o ka hana ʻana o ka substrate, ua ulu ʻia kahi kiʻi ʻoniʻoni aniani kikoʻī ma luna o ka substrate ma o ke kaʻina hana hoʻonui.
I kēia manawa, hoʻohana nui ʻia ke kaʻina hana hoʻoheheʻe kinoea (CVD).
Hoʻolālā
Ma hope o ka hana ʻana o ka substrate, komo ia i ka pae hoʻolālā huahana.
No MOSFET, ʻo ka manaʻo o ke kaʻina hana hoʻolālā ʻo ia ka hoʻolālā ʻana o ke awāwa,ma kekahi ʻaoʻao e pale aku i ka hōʻino ʻana i ka patent(Infineon, Rohm, ST, a me nā mea ʻē aʻe, loaʻa ka hoʻonohonoho patent), a ma kekahi ʻaoʻao ie hoʻokō i ka hana hana a me nā koina hana.
Ka hana wafer
Ma hope o ka pau ʻana o ka hoʻolālā huahana, komo ia i ka pae hana wafer,a ua like ke kaʻina hana me ka silicon, nona ka nui o nā ʻanuʻu 5.
☆ KaʻAnuʻu 1: Inject i ka mask
Hana ʻia kahi kiʻi ʻoniʻoni silicon oxide (SiO2), uhi ʻia ka photoresist, hoʻokumu ʻia ke ʻano photoresist ma o nā ʻanuʻu o ka homogenization, exposure, development, etc.
☆ KaʻAnuʻu 2: Ion implantation
Hoʻokomo ʻia ka wafer silicon carbide masked i loko o kahi implanter ion, kahi i hoʻokomo ʻia ai nā ion alumini e hana i kahi wahi doping P-type, a hoʻopili ʻia e hoʻāla i nā ion alumini i hoʻokomo ʻia.
Wehe ʻia ke kiʻi oxide, hoʻokomo ʻia nā ion nitrogen i loko o kahi ʻāpana kikoʻī o ka ʻāina doping P-type e hana i kahi ʻāpana conductive N-type o ke kahawai a me ke kumu, a ua hoʻopili ʻia nā ion nitrogen i hoʻokomo ʻia e hoʻōla iā lākou.
☆ KaʻAnuʻu 3: Hana i ka mākia
Hana i ka mānoanoa.Ma kahi ma waena o ke kumu a me ka hoʻokahe, ua hoʻomākaukau ʻia ka ʻīpuka oxide e ke kaʻina hana hoʻonaʻauao kiʻekiʻe, a waiho ʻia ka papa electrode puka e hana i ke ʻano o ka mana o ka puka.
☆ KaʻAnuʻu 4: Hana i nā papa passivation
Hana ʻia ka papa passivation.E waiho i kahi papa passivation me nā hiʻohiʻona insulation maikaʻi e pale i ka haki ʻana o interelectrode.
☆ KaʻAnuʻu 5: E hana i nā electrodes punawai
Hana i ka wai a me ke kumu.Hoʻopili ʻia ka papa passivation a hoʻoheheʻe ʻia ka metala e hana i kahi ʻauwai a me kahi kumu.
Puna Kiʻi: Xinxi Capital
ʻOiai he liʻiliʻi liʻiliʻi ma waena o ka pae kaʻina hana a me ke kumu silika, ma muli o nā ʻano o nā mea carbide silicon,ʻO ka hoʻokomo ʻana i ka ion a me ka annealing pono e hoʻokō ʻia i kahi kūlana wela kiʻekiʻe(a hiki i 1600 ° C), e hoʻopili ka wela kiʻekiʻe i ke ʻano lattice o ka mea ponoʻī, a ʻo ka paʻakikī hoʻi e hoʻopilikia i ka hua.
Eia kekahi, no nā ʻāpana MOSFET,pili pono ka maikaʻi o ka oxygen gate i ka neʻe ʻana o ke kahawai a me ka hilinaʻi o ka puka, no ka mea, ʻelua ʻano ʻano silika a me nā ʻātoma kalapona i loko o ka mea carbide silicon.
No laila, koi ʻia kahi ʻano ulu ulu ma waena o ka puka puka kūikawā (ʻo kahi ʻano ʻē aʻe, ʻo ka pepa silicon carbide he akaka, a paʻakikī ka hoʻonohonoho ʻana i ke kūlana kiʻi kiʻi kiʻi kiʻi kiʻi.
Ma hope o ka pau ʻana o ka hana ʻana i ka wafer, ʻoki ʻia ka chip pākahi i loko o kahi ʻāpana ʻole a hiki ke hoʻopili ʻia e like me ke kumu.ʻO ke kaʻina hana maʻamau no nā mea ʻokoʻa ʻo TO package.
650V CoolSiC™ MOSFET i loko o ka pūʻolo TO-247
Kiʻi: Infineon
He kiʻekiʻe ka mana o ke kahua kaʻa a me ka wela, a i kekahi manawa pono e kūkulu pono i nā alahaka (ka hapalua alahaka a i ʻole ke alahaka piha, a i ʻole i hoʻopaʻa ʻia me nā diodes).
No laila, hoʻopili pinepine ʻia i loko o nā modules a i ʻole nā ʻōnaehana.Wahi a ka helu o nā ʻāpana i hoʻopaʻa ʻia i hoʻokahi module, ʻo ke ʻano maʻamau ʻo 1 i ka 1 (BorgWarner), 6 i ka 1 (Infineon), a me nā mea ʻē aʻe, a hoʻohana kekahi mau hui i kahi hoʻolālā hoʻokahi-tube.
Borgwarner Viper
Kākoʻo i ka hoʻoluʻu wai ʻelua ʻaoʻao a me SiC-MOSFET
Nā modules Infineon CoolSiC™ MOSFET
ʻAʻole like me ka silikoni,Ke hana nei nā modules carbide silicon ma kahi kiʻekiʻe o ka mahana, ma kahi o 200 ° C.
He haʻahaʻa ka mahana hoʻoheheʻe maʻamau maʻamau, ʻaʻole hiki ke hoʻokō i nā koi wela.No laila, hoʻohana pinepine nā modules carbide silika haʻahaʻa haʻahaʻa kālā sintering kaʻina.
Ma hope o ka pau ʻana o ka module, hiki ke hoʻohana ʻia i ka ʻōnaehana ʻāpana.
Tesla Model3 kaʻa kaʻa hoʻokele
No ST ka puʻupuʻu i kūkulu ʻia ponoʻī a me ka ʻōnaehana uila
☆02 Ke kūlana noi o SiC?
Ma ke kahua automotive, hoʻohana nui ʻia nā mana mana iʻO DCDC, OBC, nā mea hoʻohuli kaʻa, nā mea hoʻololi ea uila, ka hoʻouka uila a me nā ʻāpana ʻē aʻee koi ana i ka hoʻololi wikiwiki ʻana o AC/DC (ʻo DCDC ka hana ma ke ʻano he hoʻololi wikiwiki).
Kiʻi: BorgWarner
Ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea hana silika, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o nā mea SICka ikaika o ke kahua hoʻohāhā nui(3×106V/cm),ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana wela(49W/mK) aʻākea pūʻulu ākea(3.26eV).
ʻOi aku ka nui o ka ʻāpana o ka band, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka leakage a me ke kiʻekiʻe o ka pono.ʻOi aku ka maikaʻi o ka conductivity thermal, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka nui o kēia manawa.ʻOi aku ka ʻoi aku o ka ikaika o ke kahua hoʻoheheʻe avalanche koʻikoʻi, hiki ke hoʻomaikaʻi ʻia ka pale uila o ka hāmeʻa.
No laila, ma ke kahua o ka volta kiʻekiʻe ma luna o ka moku, MOSFET a me SBD i hoʻomākaukau ʻia e nā mea carbide silicon e hoʻololi i ka hui ʻana o IGBT a me FRD i hoʻokumu ʻia i ka silika hiki ke hoʻomaikaʻi maikaʻi i ka mana a me ka pono.ʻoi loa i nā hiʻohiʻona noi alapine kiʻekiʻe e hōʻemi i nā poho hoʻololi.
I kēia manawa, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hoʻokō ʻana i nā noi nui i nā inverters kaʻa, ukali ʻia e OBC a me DCDC.
800V Voltage platform
Ma ke kahua uila 800V, ʻoi aku ka maikaʻi o ke alapine kiʻekiʻe e ʻoi aku ka makemake o nā ʻoihana e koho i ka hopena SiC-MOSFET.No laila, ʻo ka hapa nui o ka hoʻolālā mana uila 800V o kēia manawa ʻo SiC-MOSFET.
Loaʻa i ka hoʻolālā pae-paeE-GMP hou, GM Otenergy - kahua koho, Porsche PPE, a me Tesla EPA.Ma waho aʻe o nā hiʻohiʻona platform Porsche PPE ʻaʻole e lawe i ka SiC-MOSFET (ʻo ka kumu hoʻohālike mua ʻo IGBT i hoʻokumu ʻia i ka silica), ua hoʻohana nā paepae kaʻa ʻē aʻe i nā hoʻolālā SiC-MOSFET.
Paena ikehu Ultra Universal
ʻOi aku ka nui o ka hoʻolālā hoʻohālike 800V,ʻO ka brand Great Wall Salon Jiagirong, Beiqi pole Fox S HI version, kaʻa maikaʻi S01 a me W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, Changan Avita E11 i mai la ia e lawe 800V anuu, a me BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, zero holo, FAW Ula Hae, Volkswagen i olelo mai 800V enehana ma ka noiʻi.
Mai ke kūlana o nā kauoha 800V i loaʻa e nā mea hoʻolako Tier1,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics, a me Huichuanhoʻolaha ʻia nā kauoha kaʻa uila 800V.
400V Voltage platform
Ma ka 400V voltage platform, SiC-MOSFET ka mea nui i ka noʻonoʻo ʻana i ka mana kiʻekiʻe a me ka nui o ka mana a me ka hana kiʻekiʻe.
E like me ke kaʻa Tesla Model 3\Y i hana nui ʻia i kēia manawa, ʻo ka mana kiʻekiʻe o BYD Hanhou motor ma kahi o 200Kw (Tesla 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), e hoʻohana pū ʻo NIO i nā huahana SiC-MOSFET e hoʻomaka ana mai ET7 a me ka ET5 e helu ʻia ma hope.ʻO ka mana kiʻekiʻe he 240Kw (ET5 210Kw).
Eia kekahi, mai ka hiʻohiʻona o ka hana kiʻekiʻe, ke ʻimi nei kekahi mau ʻoihana i ka hiki ke hoʻokō ʻia nā huahana SiC-MOSFET.
Ka manawa hoʻouna: Jul-08-2023