您应该了解碳化硅功率器件的特性吗？

今天我们来谈谈碳化硅作为高压低损耗功率半导体器件材料的潜力。

1功率器件需要功率半导体器件作为功率转换系统的核心组件。

目前，IGBT仍是使用最广泛的IGBT，许多情况下需要对其进行匹配。

反并联二极管。

在任何情况下，功率设备都在“接通”状态与否之间切换。

和“关闭”；状态，类似于集成电路中的逻辑器件，其通过开关来实现功率转换的需求，并且开关频率通常在1kHz?100kHz的范围内。

在诸如逆变器电路的功率转换系统中，我们都希望开关器件的导通和截止状态是理想的，即，导通状态下的电压为零；在截止状态下，泄漏电流为零（击穿电压为无限大）。

这显然是不可能的。

实际的器件具有有限的VSport和有限的泄漏电流（并且最大击穿电压受到限制），这也是导通损耗和关断损耗的主要原因。

另外，在开关过程中瞬态行为中将存在开关损耗。

下图是开关设备和二极管的理想状态和实际状态的比较图：理想状态与理想状态之间的差异，对功率设备的主要要求包括：?低导通电压（低导通VSport）?低泄漏电流?电流/电压的快速切换与传导损耗，关断损耗和切换损耗直接相关。

此外，?较大的安全工作区域（坚固性）和可靠性也非常重要！在这些方面，碳化硅显示出巨大的发展潜力。

2电场强度和导通VSport下图显示了在相同的击穿电压下SiC和Si的单侧突然结中的电场分布：可以看出SiC的击穿电场强度约为电击强度的10倍。

势垒层的厚度可以是Si器件的1/10。

而且其掺杂浓度也可以高两个数量级，因此在任何给定的阻断电压下，用SiC代替Si的单极器件都可以将漂移层的VSport降低2-3个数量级。

此功能对于高压应用尤为重要。

漂移层VSportRdrift与阻断电压VB成正比（2?2.5，需要综合考虑确定该系数），它也是器件总导通VSportRon的主要因素。

没有内置电压的功率器件的传导损耗Pon由Ron *J?on确定，其中Jon是传导电流密度（在额定电流下通常为100?300A /cm?）。

因此，SiC器件极低的抗漂移性有??助于降低传导损耗。

下图是Si和SiC单极器件的最小导通VSport（漂移层VSport）相对于阻断电压的曲线：最小导通VSport可通过以下公式获得：Rdrift =4VB?/（ηεμEB?）其中，ε，μ和EB分别为介电常数，迁移率和击穿场强； η是室温下掺杂剂的电离速率（“第二功率”是上述系数）。

在轻掺杂的n型SiC中，由于氮供体相对较浅，因此η约为0.85至1.0。

这对于宽带隙半导体尤其重要。

在宽带隙半导体中，经常观察到掺杂剂不完全电离。

实际上，由于室温下铝受体的空穴迁移率和电离率低，因此p型SiC肖特基二极管和功率MOS不能与Si基竞争。

3“快速”开关SiC功率器件的另一个重要特征是开关速度快，反向恢复�。⑶夷芄宦愀叩钠德�。

在中压和高压应用中，硅基双极器件可通过少数载流子注入和电导率调制来显着降低导通VSport。

然而，存在将少数载流子存储在双极型器件中的原因，这导致较慢的开关速度和关断操作中的较大反向恢复。

但是，在这些应用中，SiC单极器件因其导通VSport低且无少数载流子存储而成为理想的选择。

SiC双极型器件还可以提供快速切换，因为电压阻挡区的厚度大约薄了10倍（如上所述）。

与Si双极型器件相比，在该区域中存储的电荷相应地小了约10倍。

10次??。

4高结温和工艺技术。

由于宽带隙和化学稳定性，使用SiC器件的设备可以在高温（> 250°C）下运行，这是毫无疑问的。

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