Ränikarbiidi omadused

Soojusjuhtivus

Soojusjuhtivus näitab, kui kergesti soojust materjali kaudu edasi kandub. See on pooljuhtide põhiomadus, kuna see näitab, mil määral suudab materjal tõhusalt soojust hajutada (soojuse akumuleerumine voolu suurenemise tõttu suurenenud võimsuse tõttu), suurendades seeläbi selle pinge- ja vooluvõimet.

Räni soojusjuhtivus on 130 W/(m⋅K), mis on oluliselt madalam kui ränikarbiidil (490 W/(m⋅K), võimaldades ränikarbiidist pooljuhtidel tõhusamalt soojust hajutada ja taluda kõrgemat tööpinget.

Soojuspaisumine

Soojuspaisumine on siis, kui materjal muudab temperatuuri muutumise tõttu kuju või suurust, kuid ei muuda faasi, näiteks vedelikust gaasiks. Tavaline näide on kuuma vee kandmine kinnijäänud pudeli korgile, et see saaks hõlpsaks avamiseks paisuda.

Ränikarbiidil on väga madal soojuspaisumistegur, mis tähendab, et see säilitab oma kuju, tugevuse ja jõudluse paremini kõrgel temperatuuril (ja kõrgel pingel), mida räni ei pruugi teha.

Elektrivälja tugevus

Kaks muud olulist ja olulist pooljuhtide omadust on materjali ribalaius ja maksimaalne elektrivälja tugevus.

Pooljuhtmaterjali molekulis liiguvad elektronid erinevate ribade vahel: ala, mille nad peavad hõivama, kuna ribade vahel puudub energia olek. Ribavahe (või energiavahe) on energia, mida elektron vajab üleminekuks valentsribalt juhtivusribale, võimaldades elektrit juhtida. Kui pooljuhid saavad elektrienergiat ja sisenevad sellesse juhtivasse olekusse, on neil ainulaadsed isolaatori/juhi hübriidomadused.

Ränikarbiidist pooljuhtidel on kolm korda suurem energiavahe kui ränipõhistel pooljuhtidel, mis võimaldab neil taluda suuremat elektrivälja tugevust kui räni, võimaldades neil töötada kõrgema pinge ja temperatuuri juures.

Ränikarbiidist pooljuhtidel on suur energiavahe ning need taluvad ja hajutavad soojust paremini kui ränipõhised pooljuhid. Neil on ka muid eeliseid:

Ränikarbiidi suur energiavahe on väga kasulik suure võimsusega rakendustes, kuna suurem energiavahe võimaldab väiksemaid pooljuhtseadmeid, millel on suurem tööjõudlus.

Dioodide puhul, mis on levinud pooljuhtseadiste tüüp, on läbilöögipinge pinge, mille juures saab dioodi läbida vastupidine rakendatud vool. Ränikarbiidi kõrge läbilöögipinge muudab selle ideaalseks MOSFETide jaoks.

See toob kaasa veel ühe olulise pooljuhtfunktsiooni MOSFET-ides: pöördtaasteaeg. Kui MOSFET läheb pöördnihke olekusse, nimetatakse normaalsesse olekusse naasmiseks kuluvat aega pöördtaasteajaks. Selle aja jooksul võib vool voolata vastupidises suunas ja süsteemis tekib energiakadu. Nendel juhtudel on SiC-seadmetel ülikiired tagasipööratud taastumisajad ja tühised energiakadud, mida Si-seadmete puhul ei juhtu.

Ränikarbiid on dopingu (lisades lisandeid) suhtes paindlikum kui räni. Seda saab kohandada nii, et see juhiks elektrit ainult kindlates tingimustes, näiteks teatud intensiivsusega (infrapuna, nähtav või ultraviolettkiirgus) valgus, mis muudab ränikarbiidist pooljuhid mitmekülgsemaks.