99精品伊人亚洲|最近国产中文炮友|九草在线视频支援|AV网站大全最新|美女黄片免费观看|国产精品资源视频|精彩无码视频一区|91大神在线后入|伊人终合在线播放|久草综合久久中文

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

關(guān)于碳化硅的 10 件事

張明 ? 來源:lhhgff ? 作者:lhhgff ? 2022-08-04 09:53 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

碳化硅 (SiC) 是一種由硅 (Si) 和碳 (C) 組成的半導(dǎo)體化合物,屬于寬帶隙 (WBG) 材料系列。它的物理結(jié)合力非常強(qiáng),使半導(dǎo)體具有很高的機(jī)械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。寬帶隙和高熱穩(wěn)定性使 SiC器件能夠在高于硅的結(jié)溫下使用,甚至超過 200°C。碳化硅在功率應(yīng)用中的主要優(yōu)勢是其低漂移區(qū)電阻,這是高壓功率器件的關(guān)鍵因素。[這里是“關(guān)于 GaN 的 10 件事”]

得益于出色的物理和電子特性,基于 SiC 的功率器件正在推動電力電子設(shè)備的徹底變革。盡管這種材料早已為人所知,但它作為半導(dǎo)體的使用相對較新,這在很大程度上是由于大型和高質(zhì)量晶片的可用性。近幾十年來,人們的努力集中在開發(fā)特定且獨特的高溫晶體生長工藝上。盡管 SiC 具有不同的多晶型晶體結(jié)構(gòu)(也稱為多型),但 4H-SiC 多型六方晶體結(jié)構(gòu)最適合高功率應(yīng)用。一個六英寸的 SiC 晶片如圖 1 所示。

pYYBAGHEU3qAcqisAABKwAoMXx0372.jpg

圖 1:6 英寸 SiC 晶圓(來源:ST)

1、碳化硅的主要性能有哪些?

硅與碳的結(jié)合使這種材料具有出色的機(jī)械、化學(xué)和熱性能,包括:

高導(dǎo)熱性

低熱膨脹和優(yōu)異的抗熱震性

低功率和開關(guān)損耗

高能效

高工作頻率和溫度(工作溫度高達(dá) 200°C 結(jié)點)

小芯片尺寸(具有相同的擊穿電壓)

本征體二極管MOSFET 器件)

出色的熱管理,可降低冷卻要求

壽命長

2. 碳化硅在電子領(lǐng)域有哪些應(yīng)用?

碳化硅是一種非常適合電力應(yīng)用的半導(dǎo)體,這主要歸功于它能夠承受高電壓的能力,比硅可使用的電壓高十倍?;谔蓟璧陌雽?dǎo)體具有更高的熱導(dǎo)率、更高的電子遷移率和更低的功率損耗。碳化硅二極管和晶體管還可以在更高的頻率和溫度下工作,而不會影響可靠性。SiC 器件的主要應(yīng)用,例如肖特基二極管和 FET/MOSFET 晶體管,包括轉(zhuǎn)換器、逆變器電源、電池充電器和電機(jī)控制系統(tǒng)。

3. 為什么碳化硅在功率應(yīng)用中戰(zhàn)勝了硅?

盡管是電子產(chǎn)品中使用最廣泛的半導(dǎo)體,但硅開始顯示出一些局限性,尤其是在高功率應(yīng)用中。這些應(yīng)用中的一個相關(guān)因素是半導(dǎo)體提供的帶隙或能隙。當(dāng)帶隙很高時,它使用的電子設(shè)備可以更小、運行得更快、更可靠。它還可以在比其他半導(dǎo)體更高的溫度、電壓和頻率下運行。硅的帶隙約為 1.12eV,而碳化硅的帶隙值約為 3.26eV 的近三倍。

4. 為什么碳化硅能承受這么高的電壓?

功率器件,尤其是 MOSFET,必須能夠承受極高的電壓。由于電場的介電擊穿強(qiáng)度比硅高約十倍,碳化硅可以達(dá)到非常高的擊穿電壓,從 600V 到幾千伏。SiC 可以使用比硅更高的摻雜濃度,并且漂移層可以做得非常薄。漂移層越薄,其電阻越低。理論上,給定高電壓,單位面積漂移層的電阻可以降低到硅的1/300。

5. 為什么SiC在高頻下的表現(xiàn)優(yōu)于IGBT?

在大功率應(yīng)用中,過去大多使用 IGBT 和雙極晶體管,目的是降低高擊穿電壓下出現(xiàn)的導(dǎo)通電阻。然而,這些設(shè)備提供了顯著的開關(guān)損耗,導(dǎo)致發(fā)熱問題限制了它們在高頻下的使用。使用碳化硅可以制造肖特基勢壘二極管和 MOSFET 等器件,實現(xiàn)高電壓、低導(dǎo)通電阻和快速運行。

6. 哪些雜質(zhì)用于摻雜 SiC 材料?

在純碳化硅的形式下,其行為類似于電絕緣體。通過受控添加雜質(zhì)或摻雜劑,SiC 可以像半導(dǎo)體一樣工作。P型半導(dǎo)體可以通過摻雜鋁、硼或鎵來獲得,而氮和磷的雜質(zhì)則產(chǎn)生N型半導(dǎo)體。碳化硅在某些條件下具有導(dǎo)電能力,但在其他條件下不能導(dǎo)電,這取決于紅外輻射、可見光和紫外線的電壓或強(qiáng)度等因素。與其他材料不同,碳化硅能夠在很寬的范圍內(nèi)控制器件制造所需的 P 型和 N 型區(qū)域。由于這些原因,碳化硅是一種適用于功率器件的材料,能夠克服硅的局限性。

7. 碳化硅如何實現(xiàn)比硅更好的熱管理?

另一個重要參數(shù)是熱導(dǎo)率,它是半導(dǎo)體如何散發(fā)其產(chǎn)生的熱量的指標(biāo)。如果半導(dǎo)體不能有效散熱,則器件可以承受的最大工作電壓和溫度會受到限制。這是碳化硅優(yōu)于硅的另一個領(lǐng)域:碳化硅的導(dǎo)熱率為 1490 W/mK,而硅的導(dǎo)熱率為 150 W/mK。

8. SiC 反向恢復(fù)時間與 Si-MOSFET 相比如何?

SiC MOSFET 與其硅對應(yīng)物一樣,具有內(nèi)部體二極管。體二極管提供的主要限制之一是不希望的反向恢復(fù)行為,當(dāng)二極管關(guān)斷同時承載正正向電流時會發(fā)生這種情況。因此,反向恢復(fù)時間 (trr) 成為定義 MOSFET 特性的重要指標(biāo)。圖 2 顯示了 1000V 基于 Si 的 MOSFET 和基于 SiC 的 MOSFET 的 trr 之間的比較??梢钥闯?,SiC MOSFET的體二極管非??欤簍rr和Irr的值小到可以忽略不計,能量損失Err大大降低。

pYYBAGHEU4aAD4zWAACVRssUiqE899.jpg

圖2:反向恢復(fù)時間對比(來源:ROHM)

9. 為什么軟關(guān)斷對于短路保護(hù)很重要?

SiC MOSFET 的另一個重要參數(shù)是短路耐受時間 (SCWT)。由于 SiC MOSFET 占據(jù)的芯片面積非常小并且具有高電流密度,因此它們承受可能導(dǎo)致熱斷裂的短路的能力往往低于硅基器件。例如,對于采用 TO247 封裝的 1.2kV MOSFET,在 Vdd=700V 和 Vgs=18V 時的短路耐受時間約為 8-10 μs。隨著 Vgs 減小,飽和電流減小,耐受時間增加。隨著 Vdd 的降低,產(chǎn)生的熱量越少,耐受時間越長。由于關(guān)斷 SiC MOSFET 所需的時間極短,當(dāng)關(guān)斷率 Vgs 較高時,高 dI/dt 會導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓尖峰。因此,應(yīng)使用軟關(guān)斷來逐漸降低柵極電壓,避免出現(xiàn)過壓峰值。

10. 為什么隔離式柵極驅(qū)動器是更好的選擇?

許多電子設(shè)備都是低壓電路和高壓電路,彼此互連以執(zhí)行控制和供電功能。例如,牽引逆變器通常包括低壓初級側(cè)(電源、通信控制電路)和次級側(cè)(高壓電路、電機(jī)、功率級和輔助電路)。位于初級側(cè)的控制器通常使用來自高壓側(cè)的反饋信號,如果不存在隔離屏障,則很容易受到可能的損壞。隔離屏障將電路從初級側(cè)電隔離到次級側(cè),形成單獨的接地參考,實現(xiàn)所謂的電流隔離。這可以防止不需要的交流或直流信號從一側(cè)傳輸?shù)搅硪粋?cè),從而導(dǎo)致對電源組件的損壞。

審核編輯 黃昊宇

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 半導(dǎo)體
    +關(guān)注

    關(guān)注

    335

    文章

    28919

    瀏覽量

    238107
  • SiC
    SiC
    +關(guān)注

    關(guān)注

    31

    文章

    3226

    瀏覽量

    65286
  • 碳化硅
    +關(guān)注

    關(guān)注

    25

    文章

    3066

    瀏覽量

    50486
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點推薦

    碳化硅晶圓特性及切割要點

    的不同,碳化硅襯底可分為兩類:一類是具有高電阻率(電阻率≥10^5Ω·cm)的半絕緣型碳化硅襯底,另一類是低電阻率(電阻率區(qū)間為15~30mΩ·cm)的導(dǎo)電型碳化硅襯底。02
    的頭像 發(fā)表于 07-15 15:00 ?113次閱讀
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>晶圓特性及切割要點

    碳化硅功率器件有哪些特點

    隨著全球?qū)G色能源和高效能電子設(shè)備的需求不斷增加,寬禁帶半導(dǎo)體材料逐漸進(jìn)入了人們的視野。其中,碳化硅(SiC)因其出色的性能而受到廣泛關(guān)注。碳化硅功率器件在電力電子、可再生能源以及電動汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展,成為現(xiàn)代電子技術(shù)的重要組成部分。本文將詳細(xì)探討
    的頭像 發(fā)表于 04-21 17:55 ?568次閱讀

    SiC碳化硅MOSFET功率器件雙脈沖測試方法介紹

    碳化硅革新電力電子,以下是關(guān)于碳化硅(SiC)MOSFET功率器件雙脈沖測試方法的詳細(xì)介紹,結(jié)合其技術(shù)原理、關(guān)鍵步驟與應(yīng)用價值,助力電力電子領(lǐng)域的革新。
    的頭像 發(fā)表于 02-05 14:34 ?801次閱讀
    SiC<b class='flag-5'>碳化硅</b>MOSFET功率器件雙脈沖測試方法介紹

    碳化硅薄膜沉積技術(shù)介紹

    多晶碳化硅和非晶碳化硅在薄膜沉積方面各具特色。多晶碳化硅以其廣泛的襯底適應(yīng)性、制造優(yōu)勢和多樣的沉積技術(shù)而著稱;而非晶碳化硅則以其極低的沉積溫度、良好的化學(xué)與機(jī)械性能以及廣泛的應(yīng)用前景而
    的頭像 發(fā)表于 02-05 13:49 ?871次閱讀
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>薄膜沉積技術(shù)介紹

    碳化硅的耐高溫性能

    在現(xiàn)代工業(yè)中,高性能材料的需求日益增長,特別是在高溫環(huán)境下。碳化硅作為一種先進(jìn)的陶瓷材料,因其卓越的耐高溫性能而受到廣泛關(guān)注。 1. 碳化硅的基本特性 碳化硅是一種共價鍵合的陶瓷材料,具有高硬度
    的頭像 發(fā)表于 01-24 09:15 ?1633次閱讀

    碳化硅在半導(dǎo)體中的作用

    碳化硅(SiC)在半導(dǎo)體中扮演著至關(guān)重要的角色,其獨特的物理和化學(xué)特性使其成為制作高性能半導(dǎo)體器件的理想材料。以下是碳化硅在半導(dǎo)體中的主要作用及優(yōu)勢: 一、碳化硅的物理特性 碳化硅具有
    的頭像 發(fā)表于 01-23 17:09 ?1366次閱讀

    產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET功率模塊在工商業(yè)儲能變流器PCS中的應(yīng)用

    *附件:國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET功率模塊在工商業(yè)儲能變流器PCS中的應(yīng)用.pdf
    發(fā)表于 01-20 14:19

    什么是MOSFET柵極氧化層?如何測試SiC碳化硅MOSFET的柵氧可靠性?

    隨著電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,碳化硅MOSFET因其高效的開關(guān)特性和低導(dǎo)通損耗而備受青睞,成為高功率、高頻應(yīng)用中的首選。作為碳化硅MOSFET器件的重要組成部分,柵極氧化層對器件的整體性能和使用壽命
    發(fā)表于 01-04 12:37

    碳化硅在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用 碳化硅在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

    碳化硅在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用 1. 太陽能光伏 碳化硅材料在太陽能光伏領(lǐng)域主要應(yīng)用于制造高性能的太陽能電池。由于其高熱導(dǎo)率和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,碳化硅可以作為太陽能電池的基底材料,提高電池的效率和壽命
    的頭像 發(fā)表于 11-29 09:31 ?1165次閱讀

    碳化硅的應(yīng)用領(lǐng)域 碳化硅材料的特性與優(yōu)勢

    碳化硅的應(yīng)用領(lǐng)域 碳化硅(SiC),作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,因其獨特的物理和化學(xué)特性,在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。以下是碳化硅的一些主要應(yīng)用領(lǐng)域: 電子器件 : 功率器件 :碳化硅
    的頭像 發(fā)表于 11-29 09:27 ?5407次閱讀

    碳化硅襯底,進(jìn)化到12英寸!

    電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/梁浩斌)碳化硅產(chǎn)業(yè)當(dāng)前主流的晶圓尺寸是6英寸,并正在大規(guī)模往8英寸發(fā)展,在最上游的晶體、襯底,業(yè)界已經(jīng)具備大量產(chǎn)能,8英寸的碳化硅晶圓產(chǎn)線也開始逐漸落地,進(jìn)入試產(chǎn)階段。 ? 讓
    的頭像 發(fā)表于 11-21 00:01 ?4137次閱讀
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>襯底,進(jìn)化到12英寸!

    碳化硅功率器件的工作原理和應(yīng)用

    碳化硅(SiC)功率器件近年來在電力電子領(lǐng)域取得了顯著的關(guān)注和發(fā)展。相比傳統(tǒng)的硅(Si)基功率器件,碳化硅具有許多獨特的優(yōu)點,使其在高效能、高頻率和高溫環(huán)境下的應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢。本文將探討碳化硅功率器件的原理、優(yōu)勢、應(yīng)用及其
    的頭像 發(fā)表于 09-13 11:00 ?1272次閱讀
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率器件的工作原理和應(yīng)用

    碳化硅功率器件的優(yōu)點和應(yīng)用

    碳化硅(SiliconCarbide,簡稱SiC)功率器件是近年來電力電子領(lǐng)域的一項革命性技術(shù)。與傳統(tǒng)的硅基功率器件相比,碳化硅功率器件在性能和效率方面具有顯著優(yōu)勢。本文將深入探討碳化硅功率器件的基本原理、優(yōu)點、應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展
    的頭像 發(fā)表于 09-11 10:44 ?1167次閱讀
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率器件的優(yōu)點和應(yīng)用

    碳化硅晶圓和硅晶圓的區(qū)別是什么

    以下是關(guān)于碳化硅晶圓和硅晶圓的區(qū)別的分析: 材料特性: 碳化硅(SiC)是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有比硅(Si)更高的熱導(dǎo)率、電子遷移率和擊穿電場。這使得碳化硅晶圓在高溫、高壓和高頻應(yīng)
    的頭像 發(fā)表于 08-08 10:13 ?3082次閱讀