మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ ఏమిటి?

సెమీకండక్టర్ పదార్థాలను కాలక్రమానుసారం మూడు తరాలుగా వర్గీకరించవచ్చు. మొదటి తరం జెర్మేనియం మరియు సిలికాన్ వంటి సాధారణ ఎలిమెంటల్ పదార్థాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి అనుకూలమైన స్విచింగ్ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి మరియు సాధారణంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో ఉపయోగించబడతాయి. రెండవ తరం సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్లు గల్లియం ఆర్సెనైడ్ మరియు ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ వంటివి ప్రధానంగా ప్రకాశించే మరియు కమ్యూనికేషన్ పదార్థాలలో ఉపయోగించబడతాయి. మూడవ తరం సెమీకండక్టర్లలో ప్రధానంగా సమ్మేళనం సెమీకండక్టర్లు ఉన్నాయిసిలికాన్ కార్బైడ్మరియు గాలియం నైట్రైడ్, అలాగే డైమండ్ వంటి ప్రత్యేక అంశాలు. అద్భుతమైన భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలతో, సిలికాన్ కార్బైడ్ పదార్థాలు క్రమంగా శక్తి మరియు రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాల రంగాలలో వర్తించబడతాయి.

మూడవ తరం సెమీకండక్టర్లు వోల్టేజ్‌ను బాగా తట్టుకుంటాయి మరియు అధిక-శక్తి పరికరాలకు అనువైన పదార్థాలు. మూడవ తరం సెమీకండక్టర్లు ప్రధానంగా సిలికాన్ కార్బైడ్ మరియు గాలియం నైట్రైడ్ పదార్థాలను కలిగి ఉంటాయి. SIC యొక్క బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పు 3.2EV, మరియు GAN 3.4EV, ఇది SI యొక్క బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పును 1.12EV వద్ద మించిపోయింది. మూడవ తరం సెమీకండక్టర్లు సాధారణంగా విస్తృత బ్యాండ్ గ్యాప్‌ను కలిగి ఉన్నందున, అవి మంచి వోల్టేజ్ నిరోధకత మరియు ఉష్ణ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు తరచుగా అధిక-శక్తి పరికరాల్లో ఉపయోగించబడతాయి. వాటిలో, సిలికాన్ కార్బైడ్ క్రమంగా పెద్ద ఎత్తున అప్లికేషన్‌లోకి ప్రవేశించింది. పవర్ పరికరాల రంగంలో, సిలికాన్ కార్బైడ్ డయోడ్లు మరియు మోస్ఫెట్లు వాణిజ్య అనువర్తనాన్ని ప్రారంభించాయి.

సిలికాన్-ఆధారిత శక్తి పరికరాలతో పోలిస్తే సిలికాన్ కార్బైడ్ తో తయారు చేసిన పవర్ పరికరాలు పనితీరులో ఎక్కువ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి: (1) బలమైన అధిక-వోల్టేజ్ లక్షణాలు. సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క విచ్ఛిన్న విద్యుత్ క్షేత్ర బలం సిలికాన్ కంటే పది రెట్లు ఎక్కువ, ఇది సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల యొక్క అధిక-వోల్టేజ్ నిరోధకతను అదే సిలికాన్ పరికరాల కంటే చాలా ఎక్కువ చేస్తుంది. (2) మంచి అధిక-ఉష్ణోగ్రత లక్షణాలు. సిలికాన్ కార్బైడ్ సిలికాన్ కంటే ఎక్కువ ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది, ఇది పరికరాలను వేడిని వెదజల్లడం మరియు అధిక అంతిమ ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతని అనుమతిస్తుంది. అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత వేడి వెదజల్లడం వ్యవస్థ యొక్క అవసరాలను తగ్గించేటప్పుడు శక్తి సాంద్రతను గణనీయంగా పెంచుతుంది, ఇది టెర్మినల్ తేలికైనది మరియు చిన్నదిగా చేస్తుంది. (3) తక్కువ శక్తి నష్టం. సిలికాన్ కార్బైడ్ సిలికాన్ కంటే రెండు రెట్లు సంతృప్త ఎలక్ట్రాన్ డ్రిఫ్ట్ రేటును కలిగి ఉంది, ఇది సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాలు చాలా తక్కువ ఆన్-రెసిస్టెన్స్ మరియు తక్కువ-నష్టాన్ని కలిగి ఉంటాయి. సిలికాన్ కార్బైడ్ సిలికాన్ కంటే మూడు రెట్లు బ్యాండ్‌గ్యాప్ వెడల్పును కలిగి ఉంది, ఇది సిలికాన్ పరికరాలతో పోలిస్తే సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాల లీకేజ్ ప్రవాహాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, తద్వారా విద్యుత్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది. సిలికాన్ కార్బైడ్ పరికరాలు టర్న్-ఆఫ్ ప్రక్రియలో ప్రస్తుత టైలింగ్ కలిగి ఉండవు, తక్కువ స్విచింగ్ నష్టాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో స్విచ్చింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని గణనీయంగా పెంచుతాయి.

సంబంధిత డేటా ప్రకారం, అదే స్పెసిఫికేషన్ యొక్క సిలికాన్ కార్బైడ్-ఆధారిత మోస్ఫెట్స్ యొక్క ఆన్-రెసిస్టెన్స్ సిలికాన్-ఆధారిత మోస్ఫెట్స్ యొక్క 1/200, మరియు వాటి పరిమాణం సిలికాన్-ఆధారిత మోస్ఫెట్స్‌లో 1/10. అదే స్పెసిఫికేషన్ యొక్క ఇన్వర్టర్ల కోసం, సిలికాన్-ఆధారిత MOSFETS ను ఉపయోగించి సిస్టమ్ యొక్క మొత్తం శక్తి నష్టం సిలికాన్-ఆధారిత IGBT లను ఉపయోగించి పోలిస్తే 1/4 కన్నా తక్కువ.

విద్యుత్ లక్షణాలలో తేడాల ప్రకారం, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉపరితలాలను రెండు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు: సెమీ ఇన్సులేటింగ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్స్ మరియు కండక్టివ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్స్. ఈ రెండు రకాల ఉపరితలాలు, తరువాతఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదల, పవర్ పరికరాలు మరియు రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలు వంటి వివిక్త పరికరాలను తయారు చేయడానికి వరుసగా ఉపయోగిస్తారు. వాటిలో, సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉపరితలాలను ప్రధానంగా గల్లియం నైట్రైడ్ RF పరికరాలు, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు. వాహక సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ప్రధానంగా విద్యుత్ పరికరాల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు. సిలికాన్ పవర్ పరికరాల సాంప్రదాయ ఉత్పాదక ప్రక్రియలా కాకుండా, సిలికాన్ కార్బైడ్ పవర్ పరికరాలను సిలికాన్ కార్బైడ్ ఉపరితలాలపై నేరుగా కల్పించలేము. బదులుగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ పొరను సిలికాన్ కార్బైడ్ ఎపిటాక్సియల్ పొరను పొందటానికి ఒక వాహక ఉపరితలంపై పెంచాల్సిన అవసరం ఉంది, ఆపై షాట్కీ డయోడ్లు, మోస్ఫెట్స్, ఐజిబిటిలు మరియు ఇతర విద్యుత్ పరికరాలను ఎపిటాక్సియల్ పొరపై తయారు చేయవచ్చు.