Korkean lämpötilan sovellukset vaativat erikoisia puolijohdemateriaaleja, jotka voivat toimia luotettavasti äärimmäisissä lämpötiloissa. Sopivien materiaalien valinta ja tarkat laskelmat ovat olennaisia vaiheita suunniteltaessa näitä puolijohteita suorituskyvyn ja pitkäikäisyyden varmistamiseksi.

Materiaalivalikoima korkean lämpötilan semikoille

Korkean lämpötilan puolijohteissa käytettävien materiaalien on oltava leveän kaistan aukkoja, korkea lämpövakautta ja hyviä sähköominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa. Yhteisiä vaihtoehtoja ovat piikarbidi (SiC), galliumnitrioksidi (GaN) ja timantti. Nämä materiaalit kestävät korkeampia lämpötiloja kuin perinteiset piipohjaiset puolijohteet.

Tärkeimmät materiaaliominaisuudet

  • Band Gap:[ Laajat kaistan aukot vähentävät latausalusten lämpötuotantoa.
  • Termaalinen johtaminen:[ Korkea lämmönjohtavuus auttaa vähentämään lämpöä tehokkaasti.
  • Breakdown Jännite:] Korkeammat hajoamisjännitteet mahdollistavat toiminnan suuremmilla jännitteillä.
  • Korkean stabiilisuus: [ Kestävyys hajoamiselle korkeissa lämpötiloissa.

Korkean lämpötilan suorituskyvyn laskelmat

Puolijohteiden suunnittelussa on laskettava parametrit, kuten sisäinen kantoaaltopitoisuus, liikkuvuus ja rikkoutumisjännite korkeissa lämpötiloissa. Nämä laskelmat auttavat ennustamaan laitteen käyttäytymistä ja varmistamaan luotettavuuden toimintaolosuhteissa.

Intrinsic Carrier -pitoisuus

Sisäinen kantajapitoisuus kasvaa lämpötilan vaikutuksesta johtoon. Se voidaan arvioida yhtälön avulla:

]n[]i[] = A × T3/2 × e-E[]g[/2kT[]]]

Jännitteen laskeminen

Jännitteen hajoaminen riippuu materiaalin ominaisuuksista ja laitteen geometriasta.

]V[BD = EBD × d]