Οι εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας απαιτούν εξειδικευμένα ημιαγωγά υλικά που μπορούν να λειτουργήσουν αξιόπιστα υπό ακραίες θερμικές συνθήκες. Η επιλογή κατάλληλων υλικών και η εκτέλεση ακριβών υπολογισμών είναι απαραίτητα βήματα για το σχεδιασμό αυτών των ημιαγωγών για να εξασφαλιστεί η απόδοση και η μακροζωία.

Επιλογή υλικού για ημιαγωγούς υψηλής θερμοκρασίας

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε ημιαγωγούς υψηλής θερμοκρασίας πρέπει να έχουν κενά ευρείας ζώνης, υψηλή θερμική σταθερότητα και καλές ηλεκτρικές ιδιότητες σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ιδιότητες βασικού υλικού

  • Band Gap: Τα κενά ευρείας ζώνης μειώνουν τη θερμική παραγωγή φορέων φόρτισης.
  • Θερμική Αγωγιμότητα: Η υψηλή θερμική αγωγιμότητα βοηθά στην αποτελεσματική διάλυση της θερμότητας.
  • Τάση διακοπής: Υψηλότερες τάσεις διάσπασης επιτρέπουν τη λειτουργία σε υψηλότερες τάσεις.
  • Θερμική Σταθερότητα: Αντοχή στην αποδόμηση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Υπολογισμός για την απόδοση υψηλής θερμοκρασίας

Ο σχεδιασμός ημιαγωγών περιλαμβάνει τον υπολογισμό παραμέτρων όπως η εγγενής συγκέντρωση φορέα, η κινητικότητα και η τάση διάσπασης σε υψηλές θερμοκρασίες.

Συγκέντρωση των φορέων ιντερνισμού

Η εγγενής συγκέντρωση φορέα αυξάνεται με τη θερμοκρασία, επηρεάζοντας την αγωγιμότητα. Μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση:

ni = A × T[3/2 × e ⁇ E]g/2kT

Υπολογισμός τάσης ανάλυσης

Η τάση διάσπασης εξαρτάται από τις ιδιότητες του υλικού και τη γεωμετρία της συσκευής. Μπορεί να προσεγγίζεται με:

VBD = EBD × d