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發布時間:2020-12-29 07:16  
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第三代半導體材料,主要代表碳化硅和氮化相對于前兩代半導體材料而言,在高溫、高壓、高頻的工作環境下有著明顯的優勢。
碳化硅早在1842年就被發現了,直到1955年才開發出生長高品質碳化硅晶體材料的方法,1987年商業化生產的的碳化硅才進入市場,21世紀后碳化硅的商業應用才算鋪開。
與硅相比,碳化硅具有更高的禁帶寬度,禁帶寬度越寬,臨界擊穿電壓越大,高電壓下可以減少所需器件數目。具有高飽和電子飄逸速度,制作的元件開關速度大約是硅的3-10倍,高壓條件下能高頻操作,所需的驅動功率小,電路能量損耗低。具有高熱導率,可減少所需的冷卻系統,也更適用于高功率場景下的使用,一般的硅半導體器件只能在100℃以下正常運行,器件雖然能在200℃以上工作,但是效率大大下降,而碳化硅的工作溫度可達600℃,具有很強的耐熱性。并且混合SIC器件體積更小,工作損耗的降低以及工作溫度的上升使得集成度提高,體積減小。


在光伏領域的應用
光伏逆變器對光伏發電作用非常重要,不僅具有直交流變換功能,還具有地發揮太陽電池性能的功能和系統故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能(并網系統用)、自動電壓調整功能(并網系統用)、直流檢測功能(并網系統用)、直流接地檢測功能(并網系統用)等。
國內逆變器廠家對新技術和新器件的應用還是太少,以碳化硅為功率器件的逆變器,并且開始大批量應用,碳化硅內阻很少,可以把效率做很高,開關頻率可以達到10K,也可以節省LC濾波器和母線電容。碳化硅材料在光伏逆變器應用上或有突破。
在半導體領域的應用
碳化硅一維納米材料由于自身的微觀形貌和晶體結構使其具備更多獨特的優異性能和更加廣泛的應用前景,被普遍認為有望成為第三代寬帶隙半導體材料的重要組成單元。
第三代半導體材料即寬禁帶半導體材料,又稱高溫半導體材料,主要包括碳化硅、氮化、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類材料具有寬的禁帶寬度(禁帶寬度大于2.2ev)、高的熱導率、高的擊穿電場、高的抗輻射能力、高的電子飽和速率等特點,適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制作。第三代半導體材料憑借著其優異的特性,未來應用前景十分廣闊。

討論
通過試驗可得,碳化硅涂層越薄,吸波能力越低;涂層中所含碳化硅含量越低,吸波能力越低。當涂層厚度與碳化硅含量達到標準時,涂層可承受 250℃高溫。在 150℃環境中,厚度為 1mm 的碳化硅涂層吸收強度保持在 20dB 左右。
通過對比分析可知,碳化硅涂層的適吸波能力為1mm,碳化硅涂層的多波段吸收可以跨越不同厚度的涂層。隨著碳化硅涂層厚度的減小,涂層吸收峰的峰位逐漸轉為高頻。
在一定范圍內,吸收峰的峰位變化與碳化硅含量成正比,碳化硅含量增加,則吸收峰峰位向高頻移動。相反,涂層厚度與吸收峰的峰位成反比,厚度增加,則吸收峰峰位移向低頻段。當涂層厚度 1mm 時,碳化硅涂層的吸波性能佳。
