5G davrida olmos/metall kompozitlar haddan tashqari qizib ketgan yarimo'tkazgich qurilmalarini saqlab qolishi mumkinmi?
Elektron texnologiyaning jadal rivojlanishi bilan aloqa texnologiyasi asta-sekin 5G davriga kirdi. Yarimo'tkazgich materiallari doimiy ravishda yangilanib turadigan bo'lsa-da, integral mikrosxemalar ham keng ko'lamli, yuqori integratsiya va yuqori quvvatli yo'nalishda harakat qilmoqda. SiC va GaN bilan ifodalangan keng diapazonli yarimo'tkazgichli materiallarning qo'llanilishi izolyatsiyalangan eshikli bipolyar tranzistorlar (IGBT) ning jadal rivojlanishiga olib keldi, bu esa yangi avlod axborot texnologiyalari uchun yangi vaziyatni ochadi.
Yuqori quvvat va yuqori oqim zichligi IGBT chiplarining rivojlanish tendentsiyasidir, bu muqarrar ravishda elektron komponentlarning haddan tashqari qizib ketishiga olib keladi. Tadqiqot ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, chip sirtining harorati 70-80 ° S ga yetganda, chipning ishonchliligi haroratning har 1 ° C oshishi uchun 5% ga kamayadi. Elektron qurilmalarning ishdan chiqishining 55% dan ortig'i haddan tashqari harorat tufayli yuzaga keladi. Issiqlik tarqalishi muammosini hal qilish uchun, yanada samarali sovutish texnologiyasini qo'llashdan tashqari, 400 Vt / (m · K) dan yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va yarimo'tkazgich materialiga mos keladigan kengayish koeffitsienti bilan yangi engil elektron qadoqlash materiallarini ishlab chiqish zarur. Elektron qadoqlash materialining yangi turi sifatida olmos / metall kompozit materiallar o'n yildan ortiq tadqiqot va ishlanmalardan so'ng bosqichma-bosqich markazga o'tdi va juda kutilmoqda.
Olmos katta taqiqlangan tarmoqli kengligi, yuqori qattiqlik va issiqlik o'tkazuvchanligi, yuqori elektron to'yinganlik tezligi, yuqori harorat qarshiligi, korroziyaga chidamlilik va radiatsiya qarshiligi kabi mukammal ishlashga ega. U yuqori kuchlanishli va yuqori samarali quvvatli elektronikada, yuqori chastotali va yuqori quvvatli mikroelektronikada, chuqur ultrabinafsha optoelektronikada va boshqa sohalarda juda muhim dastur istiqbollariga ega. Olmos hozirda ma'lum bo'lgan tabiiy moddalar orasida eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga (2200 Vt/(m·K)) ega, u kremniy karbididan (SiC) 4 barobar, kremniydan (Si) 13 marta va galliy arsenididan (GaAs) kattaroqdir. ) U 43 marta kattaroqdir, bu mis va kumushnikidan 4 dan 5 gacha. Hozirgi vaqtda olmos / metall issiqlikni tarqatuvchi kompozit materiallar istiqbolli.
Olmos - uglerod atomlarining kovalent bog'lanishi natijasida hosil bo'lgan kub kristalli. Olmosning ko'pgina ekstremal xususiyatlari qattiq struktura va oz sonli uglerod atomlarini tashkil etuvchi sp³ kovalent bog'lanish kuchining bevosita natijasidir. Metall issiqlikni erkin elektronlar orqali o'tkazadi va uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi yuqori elektr o'tkazuvchanligi bilan bog'liq. Bundan farqli o'laroq, olmosda issiqlik o'tkazuvchanligi faqat panjara tebranishlari (ya'ni, fononlar) orqali amalga oshiriladi. Olmos atomlari orasidagi juda kuchli kovalent bog'lanishlar qattiq kristall panjarani yuqori tebranish chastotasiga ega qiladi, shuning uchun uning Debye xarakterli harorati 2220K ga etadi. Ko'pgina ilovalar Debye haroratidan ancha past bo'lganligi sababli, fononning tarqalishi kichik, shuning uchun fonon bilan issiqlik o'tkazuvchanligi muhit sifatida juda kichik. Ammo har qanday panjara nuqsoni fononning tarqalishini keltirib chiqaradi va shu bilan issiqlik o'tkazuvchanligini pasaytiradi, bu barcha kristall materiallarga xos xususiyatdir.
Olmos / mis kompozit materiallarining issiqlik o'tkazuvchanligi asosan kompozit material interfeysini loyihalash va tayyorlash jarayoni, xususan, mis matritsasining ichki issiqlik o'tkazuvchanligi, olmos, olmosning hajm ulushi, zarracha hajmi va materialning yaxshilanishi bilan cheklangan. ikkalasi o'rtasidagi interfeys Bu ham ayniqsa muhimdir. Umuman olganda, kompozit materialning mustahkamlovchi bosqichi sifatida to'liq kristalli shaklga ega, azot miqdori past, o'lchami 100-500 um bo'lgan olmos sirtning grafitga o'xshash fazaga aylanishiga yo'l qo'ymaslik, kompozitsiyadagi olmosning hajm ulushini oshirish uchun ishlatiladi. material va yuqori sifatli olmos/mis kompozit materialini olishga yordam beradi.
Quvvat zichligi tobora ortib borayotgan yarimo'tkazgichli komponentlar oldida olmos / metall kompozit materiallar tez issiqlik tarqalishiga erisha oladimi yoki yo'qligini kutishga arziydi.
