Entraazione sui materiali in carburo di silicio

Il carburo di silicio (SiC), come sostanza inorganica, è composto da carbonio e silicio in un rapporto 1:1 e ha una struttura tetraedrica Si-C unica. Questa struttura conferisce al carburo di silicio eccellenti proprietà fisiche e chimiche, come elevata durezza, elevata stabilità termica e ampio bandgap. L'ampiezza del bandgap del carburo di silicio è pari a 3,26 eV, quasi tre volte quella del silicio, il che gli consente di rimanere stabile a temperature più elevate e di avere una maggiore intensità del campo elettrico di rottura.

Preparazione di materiali in carburo di silicio

La preparazione di materiali in carburo di silicio include principalmente il metodo in fase gassosa, il metodo in fase liquida e il metodo in fase solida. Tra questi, il metodo di trasporto fisico del vapore (PVT) e il metodo di deposizione chimica da vapore (CVD) sono i metodi principali per preparare monocristalli di SiC di alta qualità. Il metodo PVT sublima la polvere di origine di SiC ad alta temperatura e condensa e fa crescere monocristalli di SiC di alta qualità sulla superficie del cristallo di origine. Il metodo CVD ottiene polvere di SiC ultrafine e ad alta purezza tramite reazione di gas ad alta temperatura. Inoltre, il metodo sol-gel e il metodo di crescita della soluzione di origine del seme superiore (TSSG) sono anche metodi di preparazione comunemente utilizzati.

Applicazione dei materiali in carburo di silicio

I materiali SiC sono ampiamente utilizzati in numerosi campi grazie alle loro eccellenti prestazioni.

Dispositivi di potenza: i materiali in carburo di silicio presentano notevoli vantaggi nel campo dell'elettronica di potenza. Ad esempio, negli inverter e nelle pile di ricarica dei veicoli elettrici, i dispositivi di potenza in carburo di silicio possono ridurre le dimensioni del pacchetto, ridurre le perdite e migliorare l'efficienza di conversione. Note aziende automobilistiche come Tesla e BYD hanno già utilizzato dispositivi in ​​carburo di silicio nei loro prodotti per veicoli elettrici. Inoltre, i dispositivi in ​​carburo di silicio sono ampiamente utilizzati anche negli inverter fotovoltaici e nel trasporto ferroviario, il che può migliorare l'efficienza complessiva del sistema.

‌Dispositivi RF‌: nei settori militare e delle comunicazioni, i dispositivi RF in nitruro di gallio a base di carburo di silicio sono diventati componenti fondamentali di sistemi quali i sistemi di comunicazione mobile 5G e i radar attivi phased array di nuova generazione. La sua buona conduttività termica, i vantaggi in alta frequenza e alta potenza rendono i materiali in carburo di silicio con ampie prospettive di applicazione nel campo dei dispositivi RF.

‌Caricabatterie rapido‌: i dispositivi in ​​carburo di silicio sono considerati una scelta ideale per la nuova generazione di dispositivi di potenza grazie alla loro eccellente resistenza alle alte temperature, bassa perdita ed elevata efficienza. Ad esempio, i diodi in carburo di silicio come G3S06505C e G5S6504Z di Tyco Tianrun sono ampiamente utilizzati negli alimentatori switching, nella correzione del fattore PFC, negli azionamenti motore, negli inverter e in altri scenari.

‌Aerospaziale‌: i compositi a base di alluminio rinforzati con particelle di carburo di silicio hanno ottenuto applicazioni rivoluzionarie anche nel campo aerospaziale. Ad esempio, nella pinna ventrale del caccia F16 e nel nuovo sistema di rotori per elicotteri di Eurocopter, i compositi a base di alluminio rinforzati con particelle di carburo di silicio migliorano significativamente la rigidità e la durata dei componenti.

Dimensioni del mercato e trend di sviluppo dell'industria del carburo di silicio

Secondo i dati di Yole, le dimensioni del mercato globale dei dispositivi di potenza SiC cresceranno da 1,09 miliardi di dollari nel 2021 a 6,297 miliardi di dollari nel 2027, con un tasso di crescita annuale composto del 34%. Allo stesso tempo, le dimensioni del mercato dei dispositivi RF in nitruro di gallio a base di carburo di silicio continueranno a crescere. Nel mercato cinese, si prevede che le dimensioni del mercato dei dispositivi elettronici di potenza in carburo di silicio e nitruro di gallio aumenteranno fino a quasi 30 miliardi di yuan con un tasso di crescita annuale composto del 45%.

Sfide e opportunità nel settore del carburo di silicio

Sebbene i materiali in carburo di silicio presentino molti vantaggi, la loro preparazione e applicazione devono ancora affrontare alcune sfide. Ad esempio, la tecnologia di preparazione dei substrati in carburo di silicio è difficile e il tasso di resa deve essere migliorato; il costo di produzione dei dispositivi in ​​carburo di silicio è elevato e la promozione sul mercato richiede ancora sforzi. Tuttavia, con il continuo progresso della tecnologia e la continua espansione del mercato, l'industria del carburo di silicio inaugurerà maggiori opportunità di sviluppo. In futuro, i materiali in carburo di silicio saranno utilizzati in più campi, iniettando nuova vitalità nello sviluppo dell'industria dei semiconduttori.