最近,第三代宽禁带半导体的碳化硅SiC被提及的比较多,各大厂家(像Infineon、Cree、Rohm等)也都在积极进行碳化硅产品的布局。功率半导体器件最为功率变换系统的核心器件,适用于高压低损耗的第三代宽禁带半导体的SiC器件未来可期!接下来我们就来聊聊SiC的那些事儿~.
据统计,2010年世界平均电能的消耗与总电能消耗的比例约为20%,这一比率仍在迅速地增长。能源效率的提高作为21世纪最为关注的问题之一,即减小电能转换中的功率损耗。我们知道,电力转换包括AC-DC,DC-AC,DC-DC(电压转换)和AC-AC(电压或频率转换),约束这些变换系统效率的主要因素便是其中半导体器件的性能,所以研究和发展功率半导体器件成为提高效率的关键手段。功率设备按电压等级可以分为低压、中压和高压等,详见下图:
其中空心圆代表Si,实心圆代表C,这种结构表现为六边形结构,在晶胞内部具有四个Si-C双层。这种堆叠顺序是闪锌矿和纤锌矿结构的混合体,4H-SiC是功率器件材料中默认的SiC晶体结构。下面我们再来看看室温下Si和SiC的主要物理特性:
从上表中我们可以看出,SiC带隙大三倍、击穿电场强度大约高十倍、热导率是Si的三倍 。其中,电子迁移率,平行方向的比垂直的高约15%~20%,这有利于开发标准的垂直功率器件SiC晶片。
就目前来说,SiC和氮化镓GaN都属于宽禁带半导体,SiC功率器件具有高品质的外延晶片以及比GaN更成熟的工艺技术,所以其在高压应用中更具吸引力。在大型硅晶片上异质外延生长的GaN基横向开关器件在相对低电压的应用中显示出很大的前景。当然,两者以及Si的发展还需要基于其生产设备以及工艺技术来评估。
SiC正乘风破浪,未来可期~后面的几天我们将围绕SiC来聊聊,今天的内容希望你们能够喜欢!
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