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          碳化硅與硅材料器件的對比優勢有哪些?

          作者:海飛樂技術 時間:2018-07-31 17:36

            碳化硅功率器件的研發始于20世紀90年代,目前已成為新型功率半導體器件研究開發的主流。業界普遍認為碳化硅功率器件是一種真正的創新技術,有助于對抗全球氣候變化,推動太陽能和節能照明系統的市場發展。
           
            碳化硅(SiC)是原子的復合體而不是單晶體,碳化硅的物理特性取決于晶體中碳、硅原子的排列結構,性能的主要差異在于硅和碳原子的相對數目,以及原子排列的不同結構,最普通和典型的是六方晶系的結構,稱之為6H-SiC、4H-SiC和3C-SiC。
           
            碳化硅(SiC)半導體材料與常用的第一代半導體材料硅(Si)相比,在多個方面具有明顯的優勢。碳化硅(SiC)具有寬禁帶(Si的2~3倍)、高擊穿場強(Si的10倍)、高的熱導率(Si的3倍)和強的抗輻射能力。
           
            1.寬禁帶提高了工作溫度和可靠性
            寬禁帶材料可提高器件的工作溫度,6H-SiC和4H-SiC禁帶寬度分別高達3.0eV和3.25eV,相應本征溫度高達800℃以上;即便就是禁帶最窄的3C-SiC,其禁帶寬度也達到2.3eV左右。用碳化硅做成功率器件,其最高工作溫度有可能超過600℃,而硅的禁帶寬度為1.12eV,理論最高工作溫度200℃,但硅功率器件結溫大于150℃~175℃后,可靠性和性能指標已經明顯降低。
           
            2.高擊穿場強提高了耐壓,減小了尺寸
            高的電子擊穿場強帶來了半導體功率器件擊穿電壓的提高。同時,由于電子擊穿場強提高,在增加滲雜密度條件下,碳化硅功率器件漂移區的寬帶可以降低,因此可減小功率器件的尺寸。
           
            3.高熱導率提高了功率密度
            熱導率指標越高,材料向環境中傳導熱的能力越強,器件的溫升越小,越有利于提高功率器件的功率密度,同時更適合在高溫環境下工作。
           
            4.強的抗輻射能力,更適合在外太空環境中使用
            在輻射環境下,碳化硅器件的抗中子輻射能力至少是硅的4倍,因此是制作耐高溫、抗輻射的電力電子功率器件和大功率微波器件的優良材料。




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