雷竞技注册
新闻

宽带隙半导体:当研究成为现实

07年2月,2020年通过罗伯特Keim

碳化硅和氮化镓正在一个长期被硅主导的市场上取得进展。宽禁带材料的兴起告诉我们研究和工程之间的关系是什么?

2004年,英国广播公司报道科学家使用激光达到了原子尺度“传送”。这篇文章指出,这种现象将允许量子数据存储在“未来的计算机”中。

我不确定他们究竟是什么意思,“明天”是什么,而是15年前,我还没有看到用于将数据存储为QUBits的微控制器或内存芯片的广告。

同年,IBM的Almaden研究中心主任告诉了一个斯坦福新闻工作者该闪闪发光的信息可能是“彻底彻底改变电子行业,就像晶体管一样。”雷竞技最新app

我想知道有多少电气工程师知道“自旋电子学”是什么意思。无论如何,如果革命真的存在,它将保持非常低的姿态。

然后是钻石。在过去,我们讨论过一些研究人员正在争夺钻石,以取代硅作为电力和传感器半导体

虽然对于锯片,抛光装置和婚姻建议无疑是有用的,但其作为未来的半导体的地位仍然在理论领域。

这些例子提醒我们,很多人——还是大多数人?-工程研究项目对专业工程师的设计工作影响不大。

这并不意味着这样的研究没有价值,但它确实表明,想要让自己的知识和技能与时俱进的工程师,最好是阅读应用程序说明或新发布的数据,而不是研究人员撰写的新闻稿。

WBG是一个异常吗?

术语“宽带隙(WBG)半导体”指的是可以发挥半导体功能,但具有比硅更大的价带到导带能带能带的材料。

这种价带到导带的能隙在本论文中得到了更详细的讨论坚固乐队理论在AAC课本里。

这意味着它需要更多的能量来将电子反射到允许电流流动的状态。

半导体物质中的电子带分离

半导体物质中电子带分离的图像。图像从坚固乐队理论AAC教科书

更高的能量要求使WBG材料更像是绝缘体,这似乎似乎是一个缺点。

然而,在半导体设计的背景下,WBG材料通过允许设备在较高温度,电压和频率下操作来带来重大优点。

碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)真正改变了行业,让设计师实现了在我们的选择主要是硅、硅或硅的时候不可能实现的性能。

用于高功率和高频应用的WBG器件

最成熟的WBG材料是SiC;它已经广泛应用于制造开关器件,如mosfet和晶闸管。

GaN具有作为电力设备的半导体的潜力,并且是RF应用中的硅的主要改进。

Cree推出了第一个商用SiC功率MOSFET并确认该WBG材料具有更高的导热系数,从而在更小的封装中允许更高的电流,以及更高的临界击穿场,从而实现更低的电流在状态漏极 - 源电阻

Microchip和ROHM已经发布了新的SiC mosfet和二极管,我们也看到了英飞凌,STMicroelectronics和半导体的投资,特别是在雷竞技最新app汽车电源设计。

C3M0075120K.

我们之前讨论过碳化硅(SIC)FET的优缺点通过分析CREE的MOSFET,C3M0075120K。图片由Wolfspeed

模拟设备为高频应用产生了GaN设备,并认为该材料将有助于设计人员减少尺寸和重量,同时实现更高的效率和扩展带宽。

该图传达了宽带隙半导体提供的大功率/高频组合

这幅图展示了由宽带隙半导体提供的高功率/高频组合。图片由模拟设备

前方的道路

10月初,《透明市场研究》(Transparency Market Research)发表了文章宽带隙半导体的市场研究报告。

他们预测未来八年的复合年增长率为22%,亚太地区和北美市场发生的最强劲发展。

这一增长的很大一部分将由混合动力/电动汽车部门驱动,但电源、电机驱动和风力涡轮机等应用也将占据显著位置。

在这一点上,看起来WBG半导体真的将改变电气工程师设计电路的方式。

SIC和GAN设备变得更加实惠,更广泛地提供,它们提供与硅,硅锗或砷化镓无法实现的性能。


你是怎么想的?WBG设备的普及会成为一场电子“革命”吗?抑或只是半导体技术长期渐进发展过程中的又一个章雷竞技最新app节?

GaN纤锌矿晶体结构的特征图像固体状态(cc by-sa 4.0]