SiC半导体材料的应用前景

以SiC为代表的宽禁带半导体大功率电力电子器件是目前在电力电子领域发展最快的功率半导体器件之一。SiC半导体材料以其优异的物理、化学特性决定了SiC基电力电子器件在高压、高温、高效率、高频率、抗辐射等应用领域具有极大的优势,极大地提高了现有能源的转换效率。不仅能够在直流、交流输电,不间断电源,开关电源,工业控制等传统工业领域广泛应用,而且在太阳能、风能等新能源领域也具有广阔的应用前景。

同时,SiC半导体材料优异的热学特性和抗辐照特性,使SiC成为制备紫外光电探测器的首选材料之一。尤其针对高温、强辐射、宇宙空间等特殊环境,常规的Si基器件显然无法适应,SiC半导体材料势在必行。SiC紫外光电探测器在长波紫外光波段主要用于环境监控、火灾防范等;在中短波紫外光波段可应用于紫外预警和紫外追踪;而在真空紫外光波段的应用主要集中在紫外光天文学等方面。

SiC半导体材料制作的高温温度传感器能够弥补目前Si基传感器的缺点,可应用于更广阔的范围和环境更加恶劣的条件下。SiC高温温度传感器有着较大的测温范围(0~500℃),而且易于集成,因此可应用于很多领域中,如加工工业及机械中的温度监测,家用电器及食品工业中的温度控制,石油化工工业中的温度监测,航空航天及汽车工业中对临界温度的监测等。SiC高温压力传感器在军用和民用两方面均有可观的应用前景:在军用方面,主要用于喷气发动机、坦克发动机、舰艇发动机、风洞、航天器外壳等的压力测量;在民用方面,主要用于测量锅炉、管道、高温反应容器内的压力,油井压力和各种发动机腔体内的压力,这些都要求SiC高温压力传感器能够工作在更高的温度下,能够经受强辐射的影响。SiC气敏传感器(特别是电容式传感器)能在1000℃的高温下工作,且响应时间在毫秒数量级。近年来,通过对SiC气敏传感器不断深入研究,各类器件均已经实现了在500℃的高温下正常工作,这已基本满足内燃机监控、汽车尾气和航天器喷气发动机排气诊断以及其他高温应用的要求。

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