《電子技術(shù)應(yīng)用》
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碳化硅(SiC)會是功率器件的終極選擇嗎?

2018-09-27
關(guān)鍵詞: SiC 功率器件 半導(dǎo)體

  碳化硅(SiC)是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料,世界各國對SiC的研究非常重視,紛紛投入大量的人力物力積極發(fā)展,美國、歐洲、日本等不僅從國家層面上制定了相應(yīng)的研究規(guī)劃,而且一些國際電子業(yè)巨頭也都投入巨資發(fā)展碳化硅半導(dǎo)體器件。  

  三大優(yōu)勢

  與普通硅相比,采用碳化硅的元器件有如下特性:

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  高壓特性

  碳化硅器件是同等硅器件耐壓的10倍

  碳化硅肖特基管耐壓可達2400V。

  碳化硅場效應(yīng)管耐壓可達數(shù)萬伏,且通態(tài)電阻并不很大。

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  高頻特性

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  高溫特性

  SiC器件分類

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  SiC-MOSFET

  SiC-MOSFET 是碳化硅電力電子器件研究中最受關(guān)注的器件,成果最為突出的就是美國的Cree公司和日本的ROHM公司。

  Cree公司2011 年推出首款碳化硅MOSFET,可以降低光伏逆變器的損耗,并使得其能夠在更高效率及更高功率密度下工作。2013年推出第二代碳化硅 MOSFET,現(xiàn)今其SiC-MOSFET產(chǎn)品家族成員如下:

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  ROHM公司2002年開始SiC-MOSFET的基礎(chǔ)實驗,2005年SiC-MOSFET樣品出貨,2010年量產(chǎn)。至今產(chǎn)品歷經(jīng)三代,成功實現(xiàn)了由平面結(jié)構(gòu)向溝槽結(jié)構(gòu)的跨越。

 

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  ROHM公司SiC元器件發(fā)展歷程

  平面vs溝槽

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  SiC-MOSFET采用溝槽結(jié)構(gòu)可最大限度地發(fā)揮SiC的特性。

 

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  在Si材料已經(jīng)接近理論性能極限的今天,SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性,一直被視為“理想器件”而備受期待。然而,相對于以往的Si材質(zhì)器件,SiC功率器件在性能與成本間的平衡以及其對高工藝的需求,將成為SiC功率器件能否真正普及的關(guān)鍵。


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