화합물 반도체(SiC, GaN)

 

화합물 반도체

SiC는 실리콘(Si)과 탄소(C)로 구성된 화합물 반도체

절연 파괴 전계 강도가 Si의 10배, 밴드갭이 Si의 3배로 우수

 

반도체

- 에디슨이 유리 진공관을 개발하여 사용

- 게르마늄 반도체 트랜지스터가 개발되어 진공관을 대체하여 소형 라디오가 만들어 지고 전자 산업 발전

 

단원소 & 화합물 반도체

- 단원소 반도체 : Si(실리콘), Ge(게르마늄)과 같은 단원소로 구성

- 화합물 반도체 : 두 종류 이상의 원소로 구성 되어 있는 반도체

 

- 단원소 반도체는 고집적화 되었지만, 10nm 이하의 극 미세 공정에서 트랜지스터 크기를 미세화 하더라도 소자 간 간격이 좁아져 소자 연결을 위한 RC delay가 커져 발열 문제 발생

 

- 화합물 반도체는 Si(실리콘), Ge(게르마늄)과 같은 단원소 반도체에 두 종류 이상의 원소가 결합한 것으로 대표적인 화합물 반도체는 SiC(탄화규소), GaN(질화갈륨), GaAs(갈륨비소) 등이 있음

- 화합물 반도체는 전자 이동속도가 빨라 전력 소비가 낮음

- 화합물 반도체는 전류 소비가 낮고 발열량이 낮음

- 제조 공정이 비쌈

 

 

반도체 소재로 사용되는 주요 원소

단원소 반도체 원소

화합물 반도체 원소

Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ
	5 B 붕소	6 C 탄소	7 N 질소	8 O 산소
	13 AL 알루미늄	14 Si 규소	15 P 인	16 S 황
30 Zn 아연	31 Ga 갈륨	32 Ge 게르마늄	33 As 비소	34 Se 셀레늄
48 Cd 카드뮴	49 In 인듐	50 Sn 주석	51 Sb 안티몬	52 Te 텔루륨
80 Hg 수은	81 TI 탈륨	82 Pb 납	83 Bi 비스무트	84 Po 폴로늄

 

화합물 전력 반도체 장점 및 사용 효과

구분	실리콘(Si)	탄화규소(SiC)	질화갈륨(GaN)
Envergy Gap (eV)	1.12	3.26	3.5
Electron Mobility (cm^2/Vs)	1400	700	1250
Breakdown Field (MV/cm)	0.3	3	3
최대 전압 (V)	1700	3000	3000
최고 온도 (degree)	175	600	200
특성	가격경쟁력, 공정 호환성	고전압, 고내열 우수	빠른 스위칭 속도