碳化硅功率器件

发布时间：2025-04-11 11:17
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：284

　　碳化硅(SiC)功率器件是一类新型半导体器件，具有高温、高频、高压和高功率等特点。与传统硅功率器件相比，碳化硅功率器件能够实现更高的工作效率、更好的热稳定性和更小的开关损耗。


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　　碳化硅（SiC）是比较新的半导体材料。　　SiC的物理特性和特征　　SiC是由硅(Si)和碳(C)组成的化合物半导体材料。其结合力非常强，在热、化学、机械方面都非常稳定。SiC存在各种多型体(多晶型体)，它们的物理特性值各有不同。4H-SiC最适用于功率元器件。下表为Si和近几年经常听到的半导体材料的比较。　　3英寸4H-SiC晶圆表中黄色高亮部分是Si与SiC的比较。蓝色部分是用于功率元器件时的重要参数。如数值所示，SiC的这些参数颇具优势。另外，与其他新材料不同，它的一大特征是元器件制造所需的p型、n型控制范围很广，这点与Si相同。基于这些优势，SiC作为超越Si限制的功率元器件用材料备受期待。　　Si和C是1对1的比例结合的Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体　　以Si和C的原子对为单元层的最密堆积构造　　存在各种多型体，且4H-SiC最适用于功率元器件　　结合力非常强　热、化学、机械方面稳定　　热稳定性 ：常压状态下无液层，2000℃升华　　机械稳定性：莫氏硬度(9.3)，可以媲美钻石(10)　　化学稳定性 ：对大部分酸和碱具有惰性　　SiC功率元器件的特征　　SiC比Si的绝缘击穿场强高约10倍，可耐600V～数千V的高压。此时，与Si元器件相比,可提高杂质浓度，且可使膜厚的漂移层变薄。高耐压功率元器件的电阻成分大多是漂移层的电阻，阻值与漂移层的厚度成比例增加。因为SiC的漂移层可以变薄，所以可制作单位面积的导通电阻非常低的高耐压元器件。理论上,只要耐压相同，与Si相比,SiC的单位面积漂移层电阻可低至1/300。　　Si 功率元器件为改善高耐压化产生的导通电阻増大问题，主要使用IGBT(绝缘栅极双极晶体管)等少数载流子元器件(双极元器件)。但因为开关损耗大而具有发热问题，实现高频驱动存在界限。由于SiC能使肖特基势垒二极管和MOSFET等高速多数载流子元器件的耐压更高，因此能够同时实现 “高耐压”、“低导通电阻”、“高速”。　　此时，带隙是Si的约3倍，能够在更高温度下工作。现在，受封装耐热性的制约可保证150℃～175℃的工作温度，但随着封装技术的发展将能达到200℃以上。
2022-10-17 15:02 阅读量：2996
中国电科（山西）即将投产，建成国内最大碳化硅材料基地
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中国电科（山西）即将投产，建成国内最大碳化硅材料基地

中国电科（山西）电子信息科技创新产业园即将投产。据悉，项目达产后，预计形成产值 100 亿元。该项目将有吸引上游企业，形成产业聚集的作用。打造电子装备制造、第三代半导体产业生态链，建成国内最大的碳化硅材料供应基地，积极推动山西经济的转型升级。 该项目投资 50 亿元，建设用地约 1000 亩，计划用 5 年时间，建成“一中心三基地”，即中国电科(山西)碳化硅材料产业基地、中国电科(山西)电子装备智能制造产业基地、中国电科（山西）三代半导体技术创新中心、中国电科（山西）光伏新能源产业基地。 据了解，由于大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率，碳化硅材料在众多战略行业具有重要的应用价值和广阔的应用前景。 但是碳化硅单晶的制备一直是全球性难题，而高稳定性的长晶工艺技术是其核心。在中国，碳化硅单晶衬底材料长期依赖进口，其高昂的售价和不稳定的供货情况大大限制了国内相关行业的发展。 据悉，自 2007 年，中国电科 2 所便着手布局碳化硅单晶衬底材料的研制规划，依靠自身在电子专用设备研发领域的技术优势，潜心钻研着碳化硅单晶生长炉的研制。 目前全面掌握了高纯碳化硅粉料制备工艺、4 英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底的制备工艺，形成了从碳化硅粉料制备、晶体生长、晶片加工、外延验证等整套碳化硅材料研制线，在国内最早实现了高纯碳化硅材料、高纯半绝缘晶片量产。
2019-12-20 00:00 阅读量：1618
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