ویفرهای GaN-on-Diamond، ضخامت کل اپی (میکرون): 0.6 تا 2.5 یا سفارشی برای کاربردهای فرکانس بالا
خواص
اندازه ویفر:
در قطرهای ۴ و ۶ اینچی برای ادغام چندمنظوره در فرآیندهای مختلف تولید نیمه‌رسانا موجود است.
بسته به نیاز مشتری، گزینه‌های سفارشی‌سازی برای اندازه ویفر موجود است.
ضخامت لایه اپیتکسیال:
محدوده: 0.6 میکرومتر تا 2.5 میکرومتر، با گزینه‌هایی برای ضخامت‌های سفارشی بر اساس نیازهای کاربردی خاص.
لایه اپیتاکسیال به گونه‌ای طراحی شده است که رشد کریستال GaN با کیفیت بالا را تضمین کند و ضخامت بهینه‌ای برای ایجاد تعادل در توان، پاسخ فرکانسی و مدیریت حرارتی داشته باشد.
رسانایی حرارتی:
لایه الماس رسانایی حرارتی بسیار بالایی در حدود ۲۰۰۰-۲۲۰۰ وات بر متر مکعب بر کلوین فراهم می‌کند و اتلاف حرارت کارآمد از دستگاه‌های پرمصرف را تضمین می‌کند.
خواص مواد GaN:
شکاف باند وسیع: لایه GaN از شکاف باند وسیعی (حدود ۳.۴ الکترون‌ولت) بهره می‌برد که امکان عملکرد در محیط‌های سخت، ولتاژ بالا و شرایط دمای بالا را فراهم می‌کند.
تحرک الکترونی: تحرک بالای الکترون (تقریباً 2000 سانتی‌متر مربع بر ولت ثانیه)، که منجر به سوئیچینگ سریع‌تر و فرکانس‌های عملیاتی بالاتر می‌شود.
ولتاژ شکست بالا: ولتاژ شکست GaN بسیار بالاتر از مواد نیمه‌هادی مرسوم است و آن را برای کاربردهای با مصرف انرژی بالا مناسب می‌کند.
عملکرد الکتریکی:
چگالی توان بالا: ویفرهای GaN-on-Diamond با حفظ اندازه کوچک، توان خروجی بالایی را فراهم می‌کنند که برای تقویت‌کننده‌های توان و سیستم‌های RF ایده‌آل است.
تلفات کم: ترکیب راندمان GaN و اتلاف حرارت الماس منجر به تلفات توان کمتر در حین کار می‌شود.
کیفیت سطح:
رشد اپیتاکسیال با کیفیت بالا: لایه GaN به صورت اپیتاکسیال روی زیرلایه الماس رشد می‌کند و حداقل چگالی نابجایی، کیفیت بلوری بالا و عملکرد بهینه دستگاه را تضمین می‌کند.
یکنواختی:
یکنواختی ضخامت و ترکیب: هم لایه GaN و هم زیرلایه الماس یکنواختی عالی را حفظ می‌کنند که برای عملکرد و قابلیت اطمینان پایدار دستگاه بسیار مهم است.
پایداری شیمیایی:
هم GaN و هم الماس پایداری شیمیایی فوق‌العاده‌ای ارائه می‌دهند و به این ویفرها اجازه می‌دهند تا در محیط‌های شیمیایی سخت، عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند.
کاربردها
تقویت‌کننده‌های توان RF:
ویفرهای GaN-on-Diamond برای تقویت‌کننده‌های توان RF در مخابرات، سیستم‌های راداری و ارتباطات ماهواره‌ای ایده‌آل هستند و هم راندمان بالا و هم قابلیت اطمینان را در فرکانس‌های بالا (مثلاً ۲ گیگاهرتز تا ۲۰ گیگاهرتز و فراتر از آن) ارائه می‌دهند.
ارتباطات مایکروویو:
این ویفرها در سیستم‌های ارتباطی مایکروویو، که در آنها توان خروجی بالا و حداقل تخریب سیگنال بسیار مهم است، بسیار عالی عمل می‌کنند.
فناوری‌های رادار و حسگر:
ویفرهای GaN-روی-الماس به طور گسترده در سیستم‌های راداری مورد استفاده قرار می‌گیرند و عملکرد قوی را در کاربردهای فرکانس بالا و توان بالا، به ویژه در بخش‌های نظامی، خودرو و هوافضا، ارائه می‌دهند.
سیستم‌های ماهواره‌ای:
در سیستم‌های ارتباطی ماهواره‌ای، این ویفرها دوام و عملکرد بالای تقویت‌کننده‌های قدرت را تضمین می‌کنند و قادر به کار در شرایط محیطی شدید هستند.
الکترونیک پرقدرت:
قابلیت‌های مدیریت حرارتی GaN-on-Diamond آنها را برای لوازم الکترونیکی پرقدرت مانند مبدل‌های برق، اینورترها و رله‌های حالت جامد مناسب می‌کند.
سیستم‌های مدیریت حرارتی:
با توجه به رسانایی حرارتی بالای الماس، این ویفرها می‌توانند در کاربردهایی که نیاز به مدیریت حرارتی قوی دارند، مانند سیستم‌های LED و لیزر با توان بالا، مورد استفاده قرار گیرند.
پرسش و پاسخ در مورد ویفرهای GaN-on-Diamond
سوال ۱: مزیت استفاده از ویفرهای GaN-on-Diamond در کاربردهای فرکانس بالا چیست؟
الف۱:ویفرهای GaN-on-Diamond، تحرک الکترونی بالا و شکاف باند وسیع GaN را با رسانایی حرارتی فوق‌العاده الماس ترکیب می‌کنند. این امر دستگاه‌های فرکانس بالا را قادر می‌سازد تا در سطوح توان بالاتر کار کنند و در عین حال به طور مؤثر گرما را مدیریت کنند و در مقایسه با مواد سنتی، کارایی و قابلیت اطمینان بیشتری را تضمین کنند.
س۲: آیا می‌توان ویفرهای GaN-on-Diamond را برای نیازهای خاص توان و فرکانس سفارشی‌سازی کرد؟
الف۲:بله، ویفرهای GaN-on-Diamond گزینه‌های قابل تنظیمی از جمله ضخامت لایه اپیتاکسیال (0.6 میکرومتر تا 2.5 میکرومتر)، اندازه ویفر (4 اینچ، 6 اینچ) و سایر پارامترها را بر اساس نیازهای خاص کاربرد ارائه می‌دهند و انعطاف‌پذیری را برای کاربردهای توان بالا و فرکانس بالا فراهم می‌کنند.
س ۳: مزایای کلیدی الماس به عنوان زیرلایه برای GaN چیست؟
الف۳:رسانایی حرارتی فوق‌العاده‌ی الماس (تا ۲۲۰۰ وات بر متر مکعب در کلوین) به دفع مؤثر گرمای تولید شده توسط دستگاه‌های GaN پرقدرت کمک می‌کند. این قابلیت مدیریت حرارتی به دستگاه‌های GaN-on-Diamond اجازه می‌دهد تا در چگالی توان و فرکانس‌های بالاتر کار کنند و عملکرد و طول عمر دستگاه را بهبود بخشند.
سوال ۴: آیا ویفرهای GaN-on-Diamond برای کاربردهای فضایی یا هوافضا مناسب هستند؟
A4:بله، ویفرهای GaN-on-Diamond به دلیل قابلیت اطمینان بالا، قابلیت‌های مدیریت حرارتی و عملکرد در شرایط سخت مانند تابش زیاد، تغییرات دما و عملکرد با فرکانس بالا، برای کاربردهای فضایی و هوافضا بسیار مناسب هستند.
سوال ۵: طول عمر مورد انتظار دستگاه‌های ساخته شده از ویفرهای GaN-on-Diamond چقدر است؟
A5:ترکیب دوام ذاتی GaN و خواص اتلاف حرارتی استثنایی الماس، منجر به طول عمر بالای دستگاه‌ها می‌شود. دستگاه‌های GaN-on-Diamond برای کار در محیط‌های سخت و شرایط پرمصرف با حداقل تخریب در طول زمان طراحی شده‌اند.
س6: رسانایی حرارتی الماس چگونه بر عملکرد کلی ویفرهای GaN-on-Diamond تأثیر می‌گذارد؟
الف۶:رسانایی حرارتی بالای الماس نقش مهمی در افزایش عملکرد ویفرهای GaN-on-Diamond با هدایت کارآمد گرمای تولید شده در کاربردهای پرقدرت ایفا می‌کند. این امر تضمین می‌کند که دستگاه‌های GaN عملکرد بهینه را حفظ می‌کنند، تنش حرارتی را کاهش می‌دهند و از گرم شدن بیش از حد، که یک چالش رایج در دستگاه‌های نیمه‌هادی معمولی است، جلوگیری می‌کنند.
سوال ۷: کاربردهای معمول که در آنها ویفرهای GaN-on-Diamond از سایر مواد نیمه‌هادی بهتر عمل می‌کنند، کدامند؟
الف۷:ویفرهای GaN-روی-الماس در کاربردهایی که نیاز به جابجایی توان بالا، عملکرد فرکانس بالا و مدیریت حرارتی کارآمد دارند، از سایر مواد بهتر عمل می‌کنند. این شامل تقویت‌کننده‌های توان RF، سیستم‌های رادار، ارتباطات مایکروویو، ارتباطات ماهواره‌ای و سایر لوازم الکترونیکی پرقدرت می‌شود.
نتیجه‌گیری
ویفرهای GaN-on-Diamond با ترکیب عملکرد بالای GaN و خواص حرارتی استثنایی الماس، راه‌حلی منحصر به فرد برای کاربردهای فرکانس بالا و توان بالا ارائه می‌دهند. این ویفرها با ویژگی‌های قابل تنظیم، برای پاسخگویی به نیازهای صنایعی که نیاز به تحویل توان کارآمد، مدیریت حرارتی و عملکرد فرکانس بالا دارند، طراحی شده‌اند و قابلیت اطمینان و طول عمر را در محیط‌های چالش‌برانگیز تضمین می‌کنند.
نمودار تفصیلی
