מוליכים למחצה מתייחסים לחומרים עם מוליכות בין מוליכים למבודדים בטמפרטורת החדר. מוליכים למחצה הוא סוג של חומר עם מוליכות ניתנת לשליטה, הנעה בין מבודד למנצח. מנקודת המבט של מדע, טכנולוגיה ופיתוח כלכלי, מוליכים למחצה משפיעים על העבודה והחיים היומיומיים של אנשים. רק בשנות השלושים של המאה ה-20 הוכר חומר זה על ידי הקהילה האקדמית.
מוליכים למחצה משמשים במעגלים משולבים, מוצרי אלקטרוניקה, מערכות תקשורת, ייצור חשמל פוטו-וולטאי, יישומי תאורה, המרת הספק גבוה ותחומים אחרים.
1. יישומים פוטו-וולטאיים
האפקט הפוטו-וולטאי של חומרים מוליכים למחצה הוא העיקרון הבסיסי של תאים סולאריים. נכון לעכשיו, היישום הפוטו-וולטאי של חומרים מוליכים למחצה הפך לנושא חם, וזהו שוק האנרגיה הנקייה הצומח והמפותח ביותר בעולם. חומרי הייצור העיקריים של תאים סולאריים הם חומרים מוליכים למחצה. הסטנדרט העיקרי לשיפוט איכות התאים הסולאריים הוא קצב ההמרה הפוטואלקטרי. ככל ששיעור ההמרה הפוטואלקטרי גבוה יותר, כך יעילות העבודה של תאים סולאריים גבוהה יותר. תאים סולאריים מחולקים לתאים סולריים סיליקון גבישי, תאי סרט דק ותאי תרכובת III-V בהתאם לחומרי מוליכים למחצה השונים בהם נעשה שימוש.
2. יישומי תאורה
LED היא דיודה פולטת אור הבנויה על טרנזיסטור מוליכים למחצה. מקור האור המוליך למחצה המשתמש בטכנולוגיית LED הוא קטן בגודלו, יכול לממש אריזה מישורית, בעל ערך קלורי נמוך בזמן עבודה, חסכון באנרגיה ויעיל, בעל חיי מוצר ארוכים, מהירות תגובה מהירה, והוא ירוק, ידידותי לסביבה ונטול זיהום . ניתן לפתח אותו גם למוצרים קלים, דקים וקצרים. ברגע שהוא יוצא, זה פופולארי במהירות והופך לדור חדש של מקור אור תאורה באיכות גבוהה, זה היה בשימוש נרחב בחיינו. כגון רמזורים, תאורה אחורית למוצרים אלקטרוניים, מקורות אור לייפוף נוף לילה עירוני, תאורה פנימית ותחומים נוספים.
3. המרת הספק גבוה
ההמרה ההדדית של זרם חילופין וזרם ישר חשובה מאוד לשימוש במכשירי חשמל ומהווה את ההגנה הדרושה למכשירי חשמל. זה דורש התקן המרת חשמל. לסיליקון קרביד חוזק מתח פירוק גבוה, פער פס רחב ומוליכות תרמית גבוהה. לכן, התקני מוליכים למחצה SiC מתאימים מאוד ליישומים עם צפיפות הספק ותדירות מיתוג גבוהים. התקני המרת חשמל הם אחד מהם. ביצועים נוספים של רכיבי סיליקון קרביד בטמפרטורה גבוהה, בלחץ גבוה ובתדירות גבוהה הופכים אותו לשימוש נרחב בקידוח בארות עמוקות, ממירים במכשירי ייצור חשמל, ממירי אנרגיה של כלי רכב היברידיים חשמליים, המרת כוח מתיחה של רכבות קלות ותחומים נוספים. בשל היתרונות של SiC עצמו והדרישה של התעשייה לחומרי מוליכים למחצה קלים ובעלי יעילות המרה גבוהה בשלב זה, SiC יחליף את Si ויהפוך לחומר המוליך למחצה הנפוץ ביותר.
