Ka whakatauritea ki nga hiko hiko hiko-a-silicon, SiC (silicon carbide) hiko hiko he painga nui ki te huri i te auau, te ngaro, te wera wera, te iti, me era atu.
Na te hanga nui-nui o nga miihini carbide inverters e Tesla, kua timata ano nga kamupene ki te tuku i nga hua carbide silicon.
He tino "whakamiharo" a SiC, i pehea te hanga i te whenua?He aha nga tono inaianei?Kia kite tatou!
01 ☆ Whanautanga o te SiC
Pērā i ētahi atu semiconductors hiko, kei roto i te mekameka ahumahi SiC-MOSFETte karaihe roa – tïpako – epitaxy – hoahoa – hangahanga – hono takai.
Kiriata roa
I te wa o te hononga karaihe roa, kaore i rite ki te whakaritenga o te tikanga Tira e whakamahia ana e te kirikiri karaihe kotahi, ko te carbide silicon te nuinga o te whakamahi i te tikanga kawe hau tinana (PVT, e mohiotia ana ko te pai ake o te Lly, ko te tikanga whakaheke karaihe uri ranei), te tikanga whakangao hau matū teitei (HTCVD). ) tāpiringa.
☆ taahiraa matua
1. Waowa totoka raw rauemi;
2. Whai muri i te whakamahana, ka huri te totoka carbide ki te hau;
3. Ka neke hau ki te mata o te karaihe kakano;
4. Ka tipu te hau i runga i te mata o te karaihe kakano hei karaihe.
Te puna pikitia: "Ira Hangarau ki te wetewete i te PVT tipu silicon carbide"
Ko nga mahi toi rereke e rua nga raru nui ka whakaritea ki te turanga silicon:
Tuatahi, he uaua te whakaputa, he iti te hua.Ka piki ake te mahana o te wahanga hau-wao ki runga ake i te 2300 ° C me te 350MPa te pehanga.Ka kawea te pouaka pouri katoa, a he ngawari ki te whakauru ki nga poke.He iti ake te hua i te turanga silicon.Ka nui ake te diameter, ka iti ake te hua.
Ko te tuarua ko te tipu puhoi.Ko te Whakahaere o te tikanga PVT he tino puhoi, ko te tere o te 0.3-0.5mm / h, ka taea te tipu 2cm i nga ra e 7.Ko te teitei ka taea anake te tipu 3-5cm, a ko te diameter o te ingot karaihe ko te nuinga 4 inihi me te 6 inihi.
Ka taea e te Silicon-based 72H te tipu ki te teitei o te 2-3m, me nga diameters te nuinga 6 inihi me te 8-inihi te kaha whakaputa hou mo te 12 inihi.No reira, ka kiia ko te carbide silicon te ingot karaihe, ka huri te silicon hei rakau karaihe.
carbide silicon crystal ingots
Te papanga
I muri i te otinga o te karaihe roa, ka uru ki te tukanga whakaputa o te taputapu.
I muri i te tapahi kua whakaritea, te huri (te huri taratara, te huri pai), te whakakorikori (te whakakorikori miihini), te whakakorikori ultra-precision (te whakakorikori miihini matū), ka whiwhihia te taputapu carbide silicon.
Ko te tïpako te nuinga o te pureite mahi a te tautoko tinana, te kawe wera me te kawe.Ko te uaua o te tukatuka ko te mea he teitei, he kirikiri, he u tonu nga taonga matū o te carbide silicon.Na reira, ko nga tikanga tukatuka-a-kirika tuku iho e kore e pai mo te taputapu carbide silicon.
Ko te kounga o te paanga o te tapahi ka pa tika ki te mahi me te pai o te whakamahi (utu) o nga hua carbide silicon, na reira me iti, kia rite te matotoru, me te tapahi iti.
I tenei wa,4-inihi me te 6-inihi te nuinga o te whakamahi i nga taputapu tapahi raina maha,ka tapahia nga tioata silicon ki nga poro kikokore me te matotoru kaua e neke atu i te 1mm.
Hoahoa hoahoa tapahi raina maha
I te wa kei te heke mai, na te pikinga o te rahi o nga wafers silicon carbonized, ka piki ake nga whakaritenga mo te whakamahi rawa, me nga hangarau penei i te tapahi laser me te wehenga makariri ka whakamahia hoki.
I te tau 2018, i whiwhi a Infineon i a Siltectra GmbH, nana i whakawhanake tetahi mahi auaha e kiia nei ko te pakaru makariri.
Ka whakatauritea ki te mate o te tukanga tapahi waea-maha o te 1/4,i ngaro noa te 1/8 o nga rauemi carbide silicon.
Toronga
I te mea kaore e taea e nga rawa carbide silicon te hanga taputapu hiko ki runga i te tïpako, he maha nga taputapu e hiahiatia ana i runga i te paparanga toronga.
Na reira, i muri i te otinga o te hanga o te tïpako, ka tipuhia he kiriata angiangi karaihe kotahi i runga i te tïpako na roto i te tukanga toronga.
I tenei wa, ko te tikanga whakangao hau matū (CVD) ka whakamahia te nuinga.
Hoahoa
I muri i te hanga o te tïpako, ka uru ki te waahi hoahoa hua.
Mo te MOSFET, ko te arotahi o te tukanga hoahoa ko te hoahoa o te riu,i tetahi taha ki te karo i te takahi patent(Infineon, Rohm, ST, me etahi atu, he whakatakotoranga patent), me tetahi atu ringa kite whakatutuki i nga utu hangahanga me nga utu hangahanga.
Hanga angiangi
Ka oti te hoahoa hua, ka uru ki te waahi hanga angiangi,a he rite tonu te mahi ki tera o te silicon, e 5 nga kaupae e whai ake nei.
☆ Hipanga 1: Tuhia te kanohi kanohi
Ka hangaia he paparanga o te waikura silicon oxide (SiO2), ka whakakikoruatia te photoresist, ka hangaia te tauira photoresist i roto i nga taahiraa o te homogenization, te whakaatu, te whakawhanaketanga, me etahi atu, ka whakawhitia te ahua ki te kiriata waikura i roto i te tukanga etching.
☆ Hipanga 2: Te whakaurunga katote
Ko te angiangi carbide silicon masked ka whakanohoia ki roto i te implanter katote, ka werohia nga katote konumohe ki te hanga i te rohe doping momo P, ka whakauruhia hei whakahohe i nga katote konumohe i whakatohia.
Ka tangohia te kiriata waikura, ka werohia nga katote hauota ki tetahi rohe motuhake o te rohe doping momo-P hei hanga i tetahi rohe whakahaere momo N o te awaawa me te puna, a ka whakauruhia nga katote hauota kua whakauruhia hei whakahohe.
☆ Hipanga 3: Hangaia te matiti
Hangaia te matiti.I roto i te rohe i waenganui i te puna me te waikeri, kua rite te papa waikura kuaha e te tukanga waikura teitei o te pāmahana, a ka whakatakotohia te paparanga hiko o te kuaha hei hanga i te hanganga whakahaere kuaha.
☆ Hipanga 4: Te hanga i nga paparanga passivation
Ka mahia te paparanga passivation.Whakatakotoria he paparanga passivation me nga ahuatanga whakamaarama pai hei aukati i te pakaru o te hikohikohiko.
☆ Hipanga 5: Hangaia nga hiko-puna hiko
Hangaia te wai me te puna.Ka pokaia te paparanga whakangao, ka pakaruhia te konganuku ki te hanga i te awaawa me te puna.
Puna Whakaahua: Xinxi Capital
Ahakoa he iti noa te rereketanga i waenga i te taumata o te tukanga me te hanga o te silicon, na nga ahuatanga o nga rauemi carbide silicon,Ko te whakaurunga katote me te whakahiato me whakahaere i roto i te taiao wera nui(tae atu ki te 1600 ° C), ka pa te pāmahana teitei ki te hanganga kupenga o te rauemi ake, a ka pa ano te uaua ki te hua.
Hei taapiri, mo nga waahanga MOSFET,te kounga o te keeti hāora e pa ana ki te nekeneke o te hongere me te pono o te kuaha, no te mea e rua nga momo o te silicon me te ngota waro i roto i te rauemi carbide silicon.
No reira, ka hiahiatia he tikanga tipu reo kuaha motuhake (ko tetahi atu tohu he maamaa te pepa carbide silicon, a he uaua ki te kirikiri te whakakoi o te tuunga i te atamira photolithography).
I muri i te otinga o te hanga angiangi, ka tapahia te maramara takitahi ki roto i te maramara karekau ka taea te kii kia rite ki te kaupapa.Ko te mahi noa mo nga taputapu motuhake ko te kete TO.
650V CoolSiC™ MOSFET i roto i te kete TO-247
Whakaahua: Infineon
Ko te mara miihini he mana nui me nga whakaritenga whakamaarama wera, a i etahi wa ka tika ki te hanga tika i nga ara iahiko piriti (hawhe piriti, piriti katoa ranei, ki te whakakii tika ranei me nga diodes).
Na reira, he maha nga wa ka takai tika ki nga waahanga, ki nga punaha ranei.E ai ki te maha o nga maramara kua kohia ki roto i te kōwae kotahi, ko te ahua noa ko te 1 i roto i te 1 (BorgWarner), 6 i te 1 (Infineon), me etahi atu, ka whakamahia e etahi kamupene he kaupapa whakarara kotahi-kore.
Borgwarner Viper
Ka tautoko i te whakamahana wai taha-rua me te SiC-MOSFET
Infineon CoolSiC™ MOSFET kōwae
Kaore i rite ki te silicon,Ko nga waahanga carbide silicon e mahi ana i te pāmahana teitei ake, tata ki te 200 ° C.
He iti te pāmahana konupuku ngohengohe tuku iho te pāmahana ira whakarewa, kaore e taea te whakatutuki i nga whakaritenga pāmahana.Na reira, he maha nga wa e whakamahia ana e nga waahanga carbide silicon te iti-mahana o te hihiko hihiko hihiko.
I muri i te otinga o te kōwae, ka taea te tono ki te punaha waahanga.
Tesla Model3 pūmana motuka
I ahu mai te maramara tahanga mai i te ST, te kete i whakawhanakehia e ia ano me te punaha taraiwa hiko
☆02 Te mana tono o SiC?
I roto i te mara miihini, ka whakamahia te nuinga o nga taputapu hikoDCDC, OBC, motika inverters, hiko hiko hiko, utu ahokore me etahi atu waahangae hiahia ana ki te huri tere AC/DC (Ko te DCDC te nuinga o te mahi hei whakawhiti tere).
Whakaahua: BorgWarner
Ki te whakatauritea ki nga rauemi hanga-silicon, he teitei ake nga rauemi SICte kaha o te mara pakaru o te horonga nui(3×106V/cm),pai ake te kawe waiariki(49W/mK) mete whanui o te roopu roopu(3.26eV).
Ko te whanui ake o te aputa roopu, ka iti ake te rerenga rerenga me te teitei ake o te kaha.Ko te pai ake o te waiariki, ka teitei ake te kiato o naianei.Ko te kaha ake o te waahi pakaru o te horonga nui, ka taea te whakapai ake i te aukati ngaohiko o te taputapu.
Na reira, i roto i te waahi o te ngaohiko teitei i runga i te poari, ko nga MOSFET me te SBD kua whakaritea e nga rauemi carbide silicon ki te whakakapi i te IGBT me te huinga FRD i runga i te silicon ka taea te whakapai ake i te kaha me te pai.ina koa i roto i nga ahuatanga tono auau teitei hei whakaiti i nga mate whakawhiti.
I tenei wa, ko te nuinga o te waa ki te whakatutuki i nga tono nui-nui i roto i nga miihini hurihuri, ka whai ko OBC me te DCDC.
800V turanga ngaohiko
I roto i te turanga ngaohiko 800V, ko te painga o te auau teitei ka kaha ake nga umanga ki te whiriwhiri i te otinga SiC-MOSFET.Na reira, ko te nuinga o te 800V mana hiko o naianei te whakamahere SiC-MOSFET.
Kei roto i te mahere taumata-papaE-GMP hou, GM Otenergy - mara tiki, Porsche PPE, me Tesla EPA.Hāunga ngā tauira tūāpapa Porsche PPE e kore e tino kawe i te SiC-MOSFET (ko te tauira tuatahi ko te IGBT i runga i te silica), ko etahi atu papaa waka ka mau i nga kaupapa SiC-MOSFET.
Universal Ultra pūngao tūāpapa
He nui ake te whakamahere tauira 800V,te Waitohu Paari Nui a Jiagirong, Beiqi pole Fox S HI putanga, waka pai S01 me W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, ka mea a Changan Avita E11 e ka kawe i te reira 800V tūāpapa, i roto i te tua ki BYD, Lantu, GAC 'te, Mercedes-Benz, kore Run, FAW Kara Whero, ka mea ano Volkswagen 800V hangarau i roto i te rangahau.
Mai i te ahuatanga o nga ota 800V i whakawhiwhia e nga kaiwhakarato Tier1,BorgWarner, Hangarau Wipai, ZF, United Electronics, me Huichuani whakapuakihia nga whakahau puku hiko 800V.
400V turanga ngaohiko
I roto i te papaaho ngaohiko 400V, ko te SiC-MOSFET te nuinga o te whakaaro mo te kaha nui me te kaha o te kaha me te kaha nui.
Pērā i te motini Tesla Model 3\Y kua hangaia nui inaianei, ko te kaha teitei o te motuka BYD Hanhou mo te 200Kw (Tesla 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), ka whakamahia ano e NIO nga hua SiC-MOSFET timata mai i te ET7 me te ET5 ka whakarārangihia i muri mai.Ko te kaha teitei ko 240Kw (ET5 210Kw).
I tua atu, mai i te tirohanga o te tino pai, kei te tirotirohia e etahi hinonga te kaha o nga hua o te waipuke a SiC-MOSFET.
Wā tuku: Hūrae-08-2023