半导体碳化硅(SIC)深入认知的详解;

发布网友发布时间：2024-09-30 18:09

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热心网友时间：2024-09-30 21:39

半导体碳化硅(SiC)，作为硅和碳的化合物半导体，是宽带隙材料家族的一员，以其高强度的物理结合表现出高机械、化学和热稳定性。4H-SiC多型六方晶体结构因其优势常用于高功率应用。得益于其宽带隙和优异的热稳定性，SiC器件可以在超过200°C的高温环境中运行，这得益于其低漂移区电阻，这是高压功率器件的关键特性。

东莞南方半导体公司凭借其研发优势，率先开发出SiC SBD、SiC MOS、模块和晶圆产品，其中包括已批量生产的SiC SBD和MOS，广泛应用于光伏逆变、高效电源、UPS和新能源充电桩等领域。SiC在电力电子设备的革新中扮演重要角色，尤其在能承受高电压和频率、低损耗的肖特基二极管和FET/MOSFET中。

相较于硅，SiC在功率应用中的优势在于其更高的带隙，这使得电子设备更小、运行更高效且能在更高温度、电压和频率下工作。硅的1.12eV带隙与SiC的3.26eV相比，明显不足。此外，SiC的电场击穿强度比硅高十倍，允许制造出具有极高击穿电压的器件。

在高频应用中，碳化硅的肖特基二极管和MOSFET能提供低导通电阻和快速响应，使得其在面对IGBT等传统设备的开关损耗问题时更具优势。掺杂过程通过添加铝、硼、镓等元素使SiC呈现半导体性质，实现P型和N型半导体的控制。

碳化硅的高热导率（1490 W/mK）使其在散热方面超越硅（150 W/mK），有助于提高器件在高压下的工作能力。而其反向恢复时间（trr）在SiC MOSFET上表现优秀，特别是在短路保护方面，软关断策略能有效避免电压尖峰，保护器件免受损坏。

隔离式栅极驱动器在连接低压和高压电路时尤为重要，提供了安全的电流隔离，防止信号交叉和潜在的器件损坏，确保了电子设备的稳定运行。