Unterschied zwischen SiC-Wafer und gesintertem Siliziumkarbid (SSiC)
Siliziumkarbid (SiC) ist ein vielseitiger Werkstoff, der sowohl in Halbleiteranwendungen als auch in verschleißfesten Komponenten eingesetzt wird. Es gibt jedoch wesentliche Unterschiede zwischen SiC-Wafern und gesintertem Siliziumkarbid (SSiC) hinsichtlich Kristallstruktur, elektrischer Leitfähigkeit, Herstellungsverfahren und Anwendungen. Nachfolgend finden Sie einen detaillierten Vergleich:
1. Materialanwendungen
SiC-Wafer (Siliziumkarbid-Wafer)
• Wird in der Halbleiterindustrie als Halbleitermaterial der dritten Generation verwendet.
• Wird häufig in der Leistungselektronik, HF-Komponenten und elektronischen Hochtemperaturgeräten angewendet.
• Unverzichtbar für SiC-MOSFETs, SiC-Schottky-Dioden (SBDs) und IGBTs.
Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC)
• Wird hauptsächlich in der Maschinenbau-, Chemie- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet.
• Angebot für verschleißfeste Bauteile, Dichtringe, Düsen und Wärmetauscher.
2. Herstellungsprozess
SiC-Wafer (Siliziumkarbid-Halbleiterproduktion)
• Hergestellt durch physikalischen Dampftransport (PVT), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder Flüssigphasenepitaxie (LPE).
• Erfordert präzises Schneiden, Polieren und epitaktisches Wachstum, um die Standards für Halbleiterqualität zu erfüllen.
Herstellung von gesintertem Siliziumkarbid (SSiC)
• Die Herstellung erfolgt pulvermetallurgisch, indem SiC-Pulver bei über 2000°C unter Schutzatmosphäre ohne äußeren Druck gesintert wird.
• Der Prozess ist eher für verschleißfeste Komponenten als für Halbleiteranwendungen optimiert.
3. Mikrostrukturunterschiede
SiC-Wafer
• Einkristallstruktur (4H-SiC- oder 6H-SiC-Polytypen), die eine hohe Elektronenbeweglichkeit und geringe Defektdichte ermöglicht.
• Ideal für Leistungselektronik und HF-Halbleiteranwendungen.
Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC)
• Polykristalline Struktur, bei der sich SiC-Körner an Kristallgrenzen verbinden.
• Bietet eine hohe Festigkeit, hat jedoch eine schlechte elektrische Leitfähigkeit und ist daher für Halbleiteranwendungen ungeeignet.
4. Elektrische und thermische Eigenschaften
SiC-Wafer (Siliziumkarbid-Halbleiter)
• Große Bandlücke (~3,26 eV), unterstützt Hochspannungs-, Hochtemperatur- und Hochfrequenz-Leistungsgeräte.
• Überlegene elektrische Leitfähigkeit, unerlässlich für SiC-MOSFETs, IGBTs und hocheffiziente Leistungselektronik.
• Hohe Wärmeleitfähigkeit (~490 W/m·K) sorgt für eine effiziente Wärmeableitung in Leistungsgeräten.
Eigenschaften von gesintertem Siliziumkarbid (SSiC)
• Hervorragende Isolationseigenschaften mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von >10¹² Ω·cm, wodurch es sich ideal für nichtleitende, verschleißfeste Komponenten eignet.
• Geringere Wärmeleitfähigkeit (120–200 W/m·K) im Vergleich zu einkristallinem SiC, aber dennoch effektiv bei industriellen Hochtemperaturanwendungen.
5. Mechanische Eigenschaften
SiC-Wafer
• Aufgrund seiner Einkristallstruktur ist es spröde und wird hauptsächlich in der Leistungselektronik und weniger in mechanischen Anwendungen eingesetzt.
Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC)
• Extreme Härte (Mohshärte 9,0), überragende Verschleißfestigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.
• Weit verbreitete Anwendung in verschleißfesten Komponenten, Gleitringdichtungen, Lagern und Pumpenteilen mit hoher Lebensdauer.
6. Anwendungsgebiete
SiC-Wafer (Siliziumkarbid-Halbleiteranwendungen)
• Leistungselektronik: SiC-MOSFETs, Schottky-Dioden (SiC-SBDs), IGBTs
• HF-Komponenten: Werden in 5G-Basisstationen und Hochfrequenz-Kommunikationsgeräten verwendet
• Luft- und Raumfahrtelektronik und Hochtemperatursensoren
Anwendungen für gesintertes Siliziumkarbid (SSiC):
• Gleitringdichtungen und Lager
• Verschleißfeste Komponenten wie Düsen, Ventile und Pumpenteile
• Hochtemperaturofenauskleidungen und Wärmetauscher
• Korrosionsbeständige Komponenten für die chemische Industrie
• Der Hauptunterschied zwischen SiC-Wafern und gesintertem Siliziumkarbid (SSiC) liegt in ihrer Kristallstruktur, elektrischen Leitfähigkeit und ihren Anwendungsbereichen.
SiC-Wafer sind ein Einkristallmaterial, das in der Halbleiterleistungselektronik und in HF-Geräten verwendet wird.
Gesintertes Siliziumkarbid (SSiC) ist ein polykristallines Material, das sich am besten für mechanische und verschleißfeste Komponenten eignet.
Durch das Verständnis dieser Unterschiede können Ingenieure und Unternehmen das richtige Siliziumkarbidmaterial für ihre spezifischen Anwendungen auswählen, sei es in der Leistungselektronik oder bei verschleißfesten Komponenten.
