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碳化硅
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碳化硅功率器件的性能優(yōu)勢

文章出處:半導體材料與工藝設備網(wǎng)責任編輯:作者:MRC人氣:-發(fā)表時(shí)間:2022-09-19 17:07:00【

碳化硅在半導體中存在的主要形式是作為襯底材料,基于其優(yōu)良的特性,碳化硅襯底的使用極限性能優(yōu)于硅襯底,可以滿(mǎn)足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求,當前碳化硅襯底已應用于射頻器件及功率器件。碳化硅器件優(yōu)點(diǎn)如下:

(1)耐高壓。擊穿電場(chǎng)強度大,是硅的10倍,用碳化硅制備器件可以極大地提高耐壓容量、工作頻率和電流密度,并大大降低器件的導通損耗。所以在實(shí)際應用過(guò)程中,與硅基相比可以設計成更小的體積,約為硅基器件的1/10。

(2)耐高溫。半導體器件在較高的溫度下,會(huì )產(chǎn)生載流子的本征激發(fā)現象,造成器件失效。禁帶寬度越大,器件的極限工作溫度越高。碳化硅的禁帶接近硅的3倍,可以保證碳化硅器件在高溫條件下工作的可靠性。硅器件的極限工作溫度一般不能超過(guò)300℃,而碳化硅器件的極限工作溫度可以達到600℃以上。同時(shí),碳化硅的熱導率比硅更高,高熱導率有助于碳化硅器件的散熱,在同樣的輸出功率下保持更低的溫度,碳化硅器件也因此對散熱的設計要求更低,有助于實(shí)現設備的小型化。

(3)實(shí)現高頻的性能。碳化硅的飽和電子漂移速率大,是硅的2倍,這決定了碳化硅器件可以實(shí)現更高的工作頻率和更高的功率密度。同時(shí)碳化硅襯底材料能量損失更小。在相同的電壓和轉換頻率下,400V電壓時(shí),碳化硅MOSFET逆變器的能量損失約為硅基IGBT能量損失的29%-60%之間;800V時(shí),碳化硅MOSFET逆變器的能量損失約為硅基IGBT能量損失的30%-50%之間。因此碳化硅器件的能量損失更小。

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