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[资料] SiC功率器件概述
2019-7-23 04:20:21  561 罗姆 SiC 功率器件
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1. SiC材料的物性和特征SiC(碳化硅)是一种由Si(硅)和C(碳)构成的化合物半导体材料。
不仅绝缘击穿场强是Si的10倍,带隙是Si的3倍,而且在器件制作时可以在较宽范围内控制必要的p型、n型,所以被认为是一种超越Si极限的功率器件材料。
SiC中存在各种多型体(结晶多系),它们的物性值也各不相同。
用于功率器件制作,4H-SiC最为合适。
Properties
Si
4H-SiC
GaAs
GaN
Crystal Structure
Diamond
Hexagonal
Zincblende
Hexagonal
Energy Gap: EG(eV)
1.12
3.26
1.43
3.5
Electron Mobility: μN(cm2/VS)
1400
900
8500
1250
Hole Mobility: μP(cm2)
600
100
400
200
Breakdown Field: EB(V/cm)×106
0.3
3
0.4
3
Thermal Conductivity (W/cm°C)
1.5
4.9
0.5
1.3
Saturation DrIFt Velocity: VS(cm/s)×107
1
2.7
2
2.7
Relative Dielectric Constant: εS
11.8
9.7
12.8
9.5
p. n Control




Thermal Oxide


×
×


2. 功率器件的特征SiC的绝缘击穿场强是Si的10倍,因此与Si器件相比,能够以具有更高的杂质浓度和更薄的厚度的漂移层作出600V~数千V的高耐压功率器件。
高耐压功率器件的阻抗主要由该漂移层的阻抗组成,因此采用SiC可以得到单位面积导通电阻非常低的高耐压器件。
理论上,相同耐压的器件,SiC的单位面积的漂移层阻抗可以降低到Si的1/300。
而Si材料中,为了改善伴随高耐压化而引起的导通电阻增大的问题,主要采用如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor : 绝缘栅极双极型晶体管)等少数载流子器件(双极型器件),但是却存在开关损耗大 的问题,其结果是由此产生的发热会限制IGBT的高频驱动。
SiC材料却能够以高频器件结构的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和MOSFET)去实现高耐压,从而同时实现 "高耐压"、"低导通电阻"、"高频" 这三个特性。
另外,带隙较宽,是Si的3倍,因此SiC功率器件即使在高温下也可以稳定工作。
1
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· 2019-7-23 07:26:23
谢谢分享
· 2019-7-23 07:32:33
                        
· 2019-7-23 07:51:25
看看
· 2019-7-23 08:11:24
不错

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