4H-SiC: la clave para mejorar la eficiencia industrial

4h-sic

En el blog anterior, ya hemos tratado todos los aspectos del carburo de silicio, Si está interesado, puede hacer clic en aquí para saber más sobre este producto.

En este artículo, vamos a descubrir el extraordinario mundo del carburo de silicio 4H (4H-SiC), un material que se sitúa a la vanguardia de la innovación tecnológica.

Breve introducción al carburo de silicio (SiC)

El carburo de silicio es uno de los materiales cerámicos compuestos de silicio y carbono. Debido a sus propiedades únicas, el carburo de silicio se utiliza ampliamente en las aplicaciones de abrasivos, cerámica funcional y refractarios y así sucesivamente.

partículas de carburo de silicio

Visión general de los distintos politípos de SiC

A diferencia de otras sustancias, el SiC existe en múltiples estructuras cristalinas conocidas como politípos. Las diferentes secuencias de apilamiento en la red cristalina dan lugar a los poltipos de SiC.

Veamos los principales tipos de SiC.

3C- SiC4h-sic

6h- sic15r-sic

Polytype 

Estructura

Propiedades

Aplicaciones

3C-SiC

Estructura cúbica

buenas propiedades electrónicas; mayor movilidad de los electrones

dispositivos de alta frecuencia;electrónica

4H-SiC

Estructura cristalina hexagonal con una secuencia repetitiva de cuatro capas.

Amplia banda prohibida; alta fuerza de ruptura del campo eléctrico

vehículos eléctricos;diodos;transistores;redes eléctricas;sistemas de energías renovables

6H-SiC

Estructura cristalina hexagonal con una secuencia de repetición de seis capas.

Similar al 4H-SiC pero con movilidad de electrones y conductividad térmica ligeramente inferiores

dispositivos electrónicos de potencia;sustratos

15R-SiC

Estructura cristalina romboédrica con una secuencia de repetición de 15 capas

Comparte muchas propiedades con los politípos hexagonales, pero es menos común debido a su estructura cristalina más compleja.

estudio de los efectos de la estructura cristalina

Comprender el 4H-SiC

4H-SiC, o carburo de silicio 4h, que tiene la estructura cristalina hexagonal con una secuencia repetitiva de cuatro capas.

¿Cuáles son las propiedades físicas y químicas de esta estructura cristalina?

4h-sic

4H-SiC

Propiedades físicas

Propiedades químicas

Propiedades electrónicas

Banda ancha

Inercia química

Alta resistencia a la ruptura del campo eléctrico

Alta conductividad térmica; alta movilidad de electrones; alta dureza y resistencia mecánica

Resistencia a la oxidación a altas temperaturas

Baja concentración intrínseca de portadores

Comparación entre 4H-SiC y 6H-SiC

4h- sic vs 6h-sic

 

4H-SiC

6H-SiC

Estructura cristalina

ABCBA

ABCACB

Bandgap

3,2 eV

3,0 eV

Movilidad de los electrones

superior

alta

Conductividad térmica

mayor conductividad térmica

alta conductividad térmica

 

Aplicaciones

Diodos Schottky, MOSFET y módulos de potencia para vehículos eléctricos, sistemas de energías renovables e infraestructuras de redes eléctricas.

utilizados en algunos componentes electrónicos específicos y como sustratos para el cultivo de otros politípos de SiC.

En conclusión, En comparación con otros politípos de SiC, como el 6H-SiC, el 4H-SiC presenta una conductividad térmica superior, un bandgap mayor y una movilidad de electrones más elevada.

El 4H-SiC es más adecuado para dispositivos electrónicos de alta potencia y alta frecuencia debido a estas características.

Aplicaciones de 4H-SiC

  • Electrónica de potencia y dispositivos: convertidores e inversores de potencia
  • Dispositivos de radiofrecuencia (RF): comunicaciones de banda ancha; funcionamiento de alta frecuencia
  • Tecnología LED: iluminación LED de alta potencia; controladores LED integrados
  • Aeroespacial y defensa: electrónica de alta temperatura; sensores robustos para entornos difíciles; componentes ópticos

Conclusión

Como hemos visto, el 4H-SiC es crucial para el desarrollo de varias tecnologías, desde la mejora de la eficiencia energética de los dispositivos electrónicos hasta la apertura de nuevas posibilidades en el sector aeroespacial y de defensa.

¿Está preparado para aprender más sobre 4H-SiC y cómo puede revolucionar su campo de estudio o industria? Póngase en contacto con nosotros para saber más, estar informado sobre los avances más recientes y descubrir cómo nuestra experiencia en 4H-SiC puede ayudarle a desarrollar todo su potencial.

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PREGUNTAS FRECUENTES

¿Qué importancia tiene el 4H-SiC en la tecnología de semiconductores?

Dado que el 4H-SiC puede funcionar a altas temperaturas, tensiones y frecuencias, lo que lo diferencia del silicio típico en los dispositivos de electrónica de potencia, es importante en la tecnología de semiconductores.

¿Cómo se produce el 4H-SiC?

La deposición química de vapor (CVD) es el método utilizado para crear 4H-SiC. En esta técnica, los compuestos gaseosos de silicio y carbono reaccionan a altas temperaturas para generar el cristal de SiC. El crecimiento epitaxial y la preparación del sustrato son procesos esenciales para producir obleas de 4H-SiC de calidad superior.

¿Qué hace que el 4H-SiC sea el material semiconductor preferido frente a otros?

Debido a su mejor conductividad térmica, que permite que los dispositivos funcionen a temperaturas más elevadas, a su alta tensión de ruptura, que permite aplicaciones de alta potencia, y a su resistencia a la radiación, que lo cualifica para aplicaciones espaciales, el 4H-SiC es preferible a otros materiales.

¿Por qué utilizar nuestro producto basado en 4H-SiC?

Gracias a las cualidades especiales del 4H-SiC, su adopción tiene varias ventajas para los consumidores, como una menor pérdida de energía, una menor necesidad de refrigeración, una mayor eficiencia del sistema y una vida útil más larga. Estas ventajas también se traducen en ahorro de costes y sostenibilidad.

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