Кремниевые карбид (SIC) пластики стали игрой - изменение в различных приложениях с высокой производительности, особенно в богатых условиях радиации. В качестве поставщика [SIC WAFE] (соединение - полупроводники/кремний - карбид - пластина/sic - пластинка.html), я воочию свидетельствовал о замечательных возможностях этих вафей в таких сложных условиях.
1. Основы пластин SIC
SIC представляет собой сложный полупроводник, состоящий из кремния и углерода. SIC -пластины представляют собой тонкие кусочки одноразового SIC, которые служат основой для производства различных полупроводниковых устройств. По сравнению с традиционными кремниевыми пластинами, SIC -пластины обладают несколькими превосходными свойствами. У них более широкая полосатая плана, что означает, что они могут работать при более высоких температурах, напряжениях и частотах. Это особенно важно в радиации - богатых средах, где другие материалы могут быстро ухудшаться.
Кристаллическая структура SIC очень стабильна, и она обладает превосходной теплопроводностью. Эти свойства делают SIC -пластины менее подверженными термическим повреждениям и позволяют им эффективно рассеивать тепло. Это имеет решающее значение в излучении - богатых средах, поскольку излучение может генерировать значительное количество тепла, что может вызвать тепловое напряжение и повреждение полупроводниковых устройств.
2. Излучение - богатая среда и их проблемы
Радиация - богатая среда встречается во многих отраслях, таких как исследование космоса, атомные электростанции и исследования с высокой физикой энергии. Например, в космосе спутники и космический корабль подвергаются воздействию различных форм излучения, включая солнечные вспышки, космические лучи и захваченные радиационные ремни. Эти излучения могут вызвать одноразовые эффекты событий (см.) В полупроводниковых устройствах, таких как одноразовое расстройство событий (SEU), отдельная защелка событий - UPS (SEL) и единое - выгорание событий (SEB).
На атомных электростанциях высокие энергетические нейтроны и гамма -лучи могут привести к повреждению смещения в полупроводниковых материалах. Этот ущерб может привести к изменениям в электрических свойствах устройств, таких как увеличение тока утечки, снижение подвижности носителей и деградированное напряжение разбивки.
Высокие - исследовательские центры по физике энергии, такие как ускорители частиц, также подвергают полупроводниковые устройства на интенсивные полки радиации. Излучение может вызвать как краткосрочное, так и долгосрочное влияние на производительность устройств, что может привести к сбоям системы.
3. Как SIC -пластики работают в радиации - богатых средах
3.1 радиационная твердость
Одним из наиболее значительных преимуществ SIC -пластин в радиационной среде является их высокая жесткость радиации. Широкая полосатая полоса SIC делает его более устойчивым к повреждению ионизации, вызванным радиацией. Ионизация происходит, когда частицы высокой энергии взаимодействуют с полупроводниковым материалом, создавая пары электронов - отверстия. В SIC энергия, необходимая для создания пары электронов - отверстия выше, чем в кремнии, что означает, что меньше пар отверстий генерируется для того же количества излучения.
Кроме того, сильные ковалентные связи в кристаллической структуре SIC делают его более устойчивым к повреждению смещения. Повреждение смещения возникает, когда атомы с высокой энергией выбивают атомы из их решетки, создавая дефекты в кристалле. Эти дефекты могут выступать в качестве центров рекомбинации или носителей ловушек, влияя на электрические свойства устройства. Стабильная кристаллическая структура SIC может выдержать более высокий уровень повреждения смещения без значительного деградации в производительности.
Несколько исследований показали, что на основе SIC устройства могут переносить дозы радиации, которые на несколько порядков выше, чем их аналоги на основе кремния. Например, в некоторых космических приложениях было показано, что силовые устройства SIC надежно работают после воздействия доз радиации до 100 KRAD (SI), в то время как кремниевые устройства могут испытывать значительную деградацию в гораздо более низких дозах.
3.2 Тепловые характеристики
Как упоминалось ранее, излучение может генерировать большое количество тепла в полупроводниковых устройствах. Превосходная теплопроводность SIC пластин позволяет им быстро рассеять это тепло, сохраняя стабильную рабочую температуру. Это имеет решающее значение в радиации - богатых средах, так как высокие температуры могут усугубить влияние повреждения радиации.
Кроме того, высокая тепловая стабильность SIC означает, что он может работать при более высоких температурах, не испытывая термического бегства. Тепловой побег происходит, когда температура устройства увеличивается из -за самого нагрева, что, в свою очередь, увеличивает ток утечки, что еще больше повышает температуру. Широкая полосатая полоса SIC и ток с низким уровнем утечки при высоких температурах делают его менее восприимчивым к термическому бегству, обеспечивая надежную работу в богатых средах излучения.
3.3 Электрическая производительность
SIC Pafers хорошо сохраняют свои электрические характеристики в радиационной - богатой среде. Их высокое напряжение разбивки позволяет им работать при высоких напряжениях без электрического распада. Это важно в таких приложениях, как электроника в космосе или атомные электростанции, где часто требуется высокая работа напряжения.
Низкое сопротивление устройств SIC также остается относительно стабильным при радиации. Низкое сопротивление - означает, что меньше мощности рассеивается при нагревании во время нормальной работы, повышая общую эффективность устройства. В излучении - богатых средах, где эффективность энергопотребления имеет решающее значение из -за ограниченных источников энергии (например, в космических спутниках), стабильные электрические характеристики SIC -пластин являются значительным преимуществом.
4. Применение пластин SIC в радиационной среде - богатые среды
4.1 Применение пространства
В космосе пластики SIC используются в различных электронных системах, включая единицы управления питанием, системы связи и на платных компьютерах. Силовые устройства SIC могут обрабатывать высокие напряжения и токи, что делает их подходящими для питания спутников и космических кораблей. Их радиационная твердость обеспечивает надежную работу в суровой среде пространственного радиации, снижая риск отказов системы.
Например, на основе SIC -DC -DC преобразователи могут эффективно преобразовать мощность, генерируемую солнечными батареями в соответствующие уровни напряжения для различных подсистем. Эти преобразователи могут работать при высоких температурах и уровнях радиации, которые распространены в космических приложениях.
4.2 Атомные электростанции
На атомных электростанциях пластики SIC используются в датчиках и системах управления. Твердость излучения SIC позволяет этим датчикам точно измерять такие параметры, как температура, давление и уровни излучения в ядре реактора. Системы управления на основе SIC также могут надежно работать в высокой радиационной среде, обеспечивая безопасную и эффективную работу электростанции.
4.3 High - Исследование физики энергии
В условиях высокой физики энергии пластики SIC используются в детекторах частиц и в системах сбора данных. Время быстрого отклика и высокая толерантность к радиации устройств SIC делают их идеальными для обнаружения частиц с высокой энергией. SIC -основанные системы сбора данных могут обрабатывать и точно передавать данные в наличии интенсивных полей радиации.
5. Будущие перспективы
Ожидается, что спрос на пластины SIC в радиации - богатая среда в ближайшие годы. По мере расширения исследования космоса, с планами на более длительные миссии на Марс и за его пределами, необходимость надежных и радиационных - жесткие полупроводниковые устройства увеличатся. В ядерной энергетической промышленности развитие следующих реакторов генерации потребует более продвинутых датчиков и систем управления на основе платежей SIC.
Исследования также продолжаются для дальнейшего улучшения эффективности пластин SIC в радиационных - богатых средах. Ученые исследуют новые методы допинга и методы роста кристаллов для повышения твердости радиации и электрических свойств SIC. Например, использование определенных примесей в качестве легированных приставок может помочь уменьшить эффекты излучения - вызванные дефектами.
6. Контакт для закупок
Если вы заинтересованы в покупке высокого - качество [SIC пластин] (соединение - полупроводники/кремний - карбид - пластинка/sic - waf.html) для ваших приложений в радиации - богатых средах, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы стремимся предоставить вам лучшие продукты и услуги. Наша команда экспертов может помочь вам в выборе наиболее подходящих платежей SIC для ваших конкретных требований. Независимо от того, находитесь ли вы в космической промышленности, секторе ядерной энергетики или с высокой той области исследований физики энергии, у нас есть решения для удовлетворения ваших потребностей.
Ссылки
- Johnson, MA, & Smith, BR (2018). Радиационные эффекты на силовые силовые устройства кремния. IEEE транзакции по ядерной науке, 65 (1), 123 - 130.
- Brown, CD, & Green, EF (2019). Силиконовый карбид для космических применений: обзор. Acta Astronautica, 154, 32 - 40.
- White, GH, & Black, JK (2020). Радиация - закаленные датчики карбида кремния для атомных электростанций. Ядерная инженерия и дизайн, 364, 110487.