Piikarbidipuolijohdekomponentit tehoelektroniikassa

Piikarbidi (SiC) on tunnettu korkealuokkaisena hioma-aineena ja hiekkapaperin pin-noitteena yli 100 vuoden ajan. Nykyisin ainetta käytetään pääasiassa puolijohteiden raaka-aineena. Piikarbidi on puolijohteena ylivoimainen tavanomaiseen piihin (Si) verrattuna lähes joka suhteessa johtuen sen kiderakenteesta, mutta sen valmistus on osoittautunut erittäin monimutkaiseksi johtuen pääasiassa vaikeudesta kasvattaa riittävän suuria ja laadukkaita SiC-kiteitä. Siksi tehoelektroniikan SiC-puolijohdekomponenttien laajamittaista käyttöä joudutaan yhä odottamaan. Tässä diplomityössä tehdään perusteellinen selvitys, miten piikarbidin valmistuspro-sessit eroavat normaaleista piin valmistusprosesseista, mitä etuja piikarbidin käytöllä saavutetaan ja vastaavasti mitä varjopuolia sillä on. Työssä selvitetään tällä hetkellä markkinoilla olevien SiC-tehopuolijohdekomponenttien ominaisuuksia, ketkä ovat teh-neet tutkimusta alalla, sekä esitetään arvioita SiC-tekniikan tulevaisuuden näkymistä.

Silicon carbide (SiC) has been known as abrasive material and as a sandpaper's coating of high quality for more than a hundred years. Nowadays the material is mainly used as raw material for solid state. As solid state silicon carbide is superior compared to usual silicon in almost every respect due to its crystalline structure, but the manufacture of silicon carbide has proved to be extremely complicated because of the difficulty of growing sufficiently big SiC crystals of high quality. That is why we still have to wait for the large-scale use of SiC power semiconductors. In this master’s thesis a detailed study is made of how silicon carbide growth proc-esses differ from normal silicon growth processes, what advantages will be obtained, and what kind of defects are to be expected. Furthermore, in this work the power semiconductor components available today are characterized. It is also mentioned those who have done research in the field, and even estimated the prospects for the future of SiC technology.