Différence entre les plaquettes de SiC et le carbure de silicium fritté (SSiC)
Le carbure de silicium (SiC) est un matériau polyvalent utilisé dans les applications de semi-conducteurs et les composants résistants à l'usure. Cependant, il existe des différences fondamentales entre les plaquettes de SiC et le carbure de silicium fritté (SSiC) en termes de structure cristalline, de conductivité électrique, de procédés de fabrication et d'applications. Voici une comparaison détaillée :
1. Applications matérielles
Plaquette de carbure de silicium (SiC)
• Utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs comme matériau semi-conducteur de troisième génération.
• Couramment appliqué dans l'électronique de puissance, les composants RF et les appareils électroniques à haute température.
• Essentiel pour les MOSFET SiC, les diodes Schottky SiC (SBD) et les IGBT.
Carbure de silicium fritté (SSiC)
• Principalement utilisé dans les industries mécaniques, chimiques et aérospatiales.
• Offre pour composants résistants à l'usure, bagues d'étanchéité, buses et échangeurs de chaleur.
2. Processus de fabrication
Plaquette de SiC (production de semi-conducteurs en carbure de silicium)
• Produit par transport physique en phase vapeur (PVT), dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou épitaxie en phase liquide (LPE).
• Nécessite un découpage, un polissage et une croissance épitaxiale de précision pour répondre aux normes de qualité des semi-conducteurs.
Production de carbure de silicium fritté (SSiC)
• Fabriqué par métallurgie des poudres, où la poudre de SiC est frittée à plus de 2000°C sous une atmosphère protectrice sans pression externe.
• Le processus est optimisé pour les composants résistants à l’usure plutôt que pour les applications de semi-conducteurs.
3. Différences de microstructure
Plaquette de SiC
• Structure monocristalline (polytypes 4H-SiC ou 6H-SiC), permettant une mobilité électronique élevée et une faible densité de défauts.
• Idéal pour les applications d'électronique de puissance et de semi-conducteurs RF.
Carbure de silicium fritté (SSiC)
• Structure polycristalline, où les grains de SiC se lient aux limites des cristaux.
• Offre une résistance élevée mais présente une faible conductivité électrique, ce qui le rend inadapté aux applications de semi-conducteurs.
4. Propriétés électriques et thermiques
Plaquette de SiC (semi-conducteur en carbure de silicium)
• Large bande interdite (~3,26 eV), prenant en charge les dispositifs d'alimentation haute tension, haute température et haute fréquence.
• Conductivité électrique supérieure, essentielle pour les MOSFET SiC, les IGBT et l'électronique de puissance à haut rendement.
• Conductivité thermique élevée (~490 W/m·K), assurant une dissipation thermique efficace dans les appareils électriques.
Propriétés du carbure de silicium fritté (SSiC)
• Excellentes propriétés d'isolation, avec une résistivité électrique >10¹² Ω·cm, ce qui le rend idéal pour les composants non conducteurs résistants à l'usure.
• Conductivité thermique inférieure (120-200 W/m·K) par rapport au SiC monocristallin, mais toujours efficace dans les applications industrielles à haute température.
5. Propriétés mécaniques
Plaquette de SiC
• En raison de sa structure monocristalline, il est fragile et principalement utilisé dans l'électronique de puissance plutôt que dans les applications mécaniques.
Carbure de silicium fritté (SSiC)
• Dureté extrême (dureté Mohs >9.0), résistance à l'usure supérieure et excellente résistance à la corrosion.
• Largement appliqué dans les composants résistants à l'usure, les joints mécaniques, les roulements et les pièces de pompe à haute durabilité.
6. Domaines d'application
Plaquette de SiC (applications de semi-conducteurs en carbure de silicium)
• Électronique de puissance : MOSFET SiC, diodes Schottky (SBD SiC), IGBT
• Composants RF : utilisés dans les stations de base 5G et les appareils de communication haute fréquence
• Électronique aérospatiale et capteurs haute température
Applications du carbure de silicium fritté (SSiC) :
• Joints mécaniques et roulements
• Composants résistants à l'usure tels que buses, vannes et pièces de pompe
• Revêtements de fours et échangeurs de chaleur à haute température
• Composants résistants à la corrosion pour l'industrie chimique
• La principale différence entre la plaquette de SiC et le carbure de silicium fritté (SSiC) réside dans leur structure cristalline, leur conductivité électrique et leurs domaines d'application.
La plaquette SiC est un matériau monocristallin utilisé dans l'électronique de puissance à semi-conducteurs et les dispositifs RF.
Le carbure de silicium fritté (SSiC) est un matériau polycristallin, particulièrement adapté aux composants mécaniques et résistants à l'usure.
En comprenant ces différences, les ingénieurs et les entreprises peuvent choisir le matériau en carbure de silicium adapté à leurs applications spécifiques, que ce soit dans l’électronique de puissance ou dans les composants résistants à l’usure.
