login_杏悦2「一家用心的游戏平台」KIA半导体推出碳化硅场效应管（SiC-MOSFET）

KIA半导(dao)体(ti)推出碳(tan)化(hua)硅场效应管（SiC-MOSFET）

信(xin)息(xi)来源(yuan)：本站　日(ri)期(qi)：2016-03-14　

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近些(xie)年来，随着节能意识几(ji)乎在(zai)所有的领域持(chi)续高(gao)涨，在(zai)高(gao)电(dian)(dian)压(ya)工(gong)业设备(bei)领域中，可(ke)实现节能并(bing)支(zhi)持(chi)高(gao)电(dian)(dian)压(ya)的功率半(ban)(ban)(ban)导(dao)(dao)体和电(dian)(dian)源(yuan)IC应(ying)用也越来越广泛。其中，与现有的Si功率半(ban)(ban)(ban)导(dao)(dao)体相比，可(ke)支(zhi)持(chi)更高(gao)电(dian)(dian)压(ya)、有助(zhu)于(yu)实现小型(xing)化且更加节电(dian)(dian)的SiC功率半(ban)(ban)(ban)导(dao)(dao)体备(bei)受瞩目(mu)。

碳化硅（SiC）是(shi)(shi)一种Ⅳ－Ⅳ族化合物半导体(ti)材(cai)料，具有多种同素(su)异(yi)构类型(xing)。其(qi)典型(xing)结构可(ke)(ke)分为两类：一类是(shi)(shi)闪锌(xin)矿结构的(de)(de)立方(fang)SiC晶(jing)型(xing)，称为3C或 β－SiC，这里3指的(de)(de)是(shi)(shi)周(zhou)期性次序(xu)中面(mian)的(de)(de)数目；另一类是(shi)(shi)六角型(xing)或菱形结构的(de)(de)大周(zhou)期结构，其(qi)中典型(xing)的(de)(de)有6H、4H、15R等，统称为α－SiC。与(yu)Si相比，SiC材(cai)料具有更大的(de)(de)Eg、Ec、Vsat、λ。大的(de)(de)Eg使SiC可(ke)(ke)以(yi)工作于650℃以(yi)上的(de)(de)高(gao)温(wen)环境，并具有极好的(de)(de)抗辐射性能(neng)。

相比于Si器件，SiC功(gong)率器件的优势(shi)体现在(zai)哪(na)些方面(mian)？

作为(wei)一(yi)种宽禁带半(ban)导(dao)(dao)体(ti)材料(liao)(liao)，SiC对功率半(ban)导(dao)(dao)体(ti)可(ke)以(yi)说是(shi)(shi)一(yi)个冲击。这(zhei)种材料(liao)(liao)不但(dan)击穿(chuan)电场强(qiang)度(du)高、热(re)稳定性好，还(hai)具有载流子饱和漂移速度(du)高、热(re)导(dao)(dao)率高等特点。具体(ti)来看(kan)，其导(dao)(dao)热(re)性能是(shi)(shi)Si材料(liao)(liao)的3倍以(yi)上；在相同反(fan)压下(xia)，SiC材料(liao)(liao)的击穿(chuan)电场强(qiang)度(du)比Si高10倍，而(er)内阻仅是(shi)(shi)Si片的百分之一(yi)。SiC器件(jian)(jian)的工作温度(du)可(ke)以(yi)达(da)到(dao)600℃，而(er)一(yi)般的Si器件(jian)(jian)最多能坚持到(dao)150℃。

因为(wei)这些特性，SiC可(ke)(ke)以(yi)用(yong)来(lai)制造各种耐高温(wen)的(de)高频大功率(lv)器件(jian)，应用(yong)于Si 器件(jian)难(nan)以(yi)胜任(ren)的(de)场合(he)。以(yi)SiC肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)为(wei)例，它(ta)是速度最快的(de)高压肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)，无(wu)需反(fan)向(xiang)恢复充电，可(ke)(ke)大幅降低(di)开(kai)关损耗、提高开(kai)关频率(lv)，适用(yong)于比采用(yong)硅(gui) 技(ji)术(shu)的(de)肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)高得多的(de)操作(zuo)电压范(fan)围，例如，600V SiC肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)可(ke)(ke)以(yi)用(yong)在SMPS中(zhong)，300V SiC肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)可(ke)(ke)以(yi)用(yong)作(zuo)48~60V快速输(shu)出开(kai)关电源的(de)整流二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)，而1，200V SiC肖(xiao)特基(ji)(ji)二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)与硅(gui)IGBT组(zu)合(he)后可(ke)(ke)以(yi)作(zuo)为(wei)理(li)想的(de)续流二(er)极(ji)(ji)(ji)管(guan)。

采(cai)用(yong)硅材料(liao)的MOSFET在(zai)(zai)提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)阻(zu)断电(dian)压(ya)时，必须加宽器(qi)件(jian)的漂移区，这会使其内阻(zu)迅速增大，压(ya)降增高(gao)，损耗(hao)增大。阻(zu)断电(dian)压(ya)范围(wei)在(zai)(zai) 1，200~1，800V的硅MOSFET不(bu)仅体积大，而(er)且价格昂(ang)贵(gui)。IGBT虽然在(zai)(zai)高(gao)压(ya)应用(yong)时可降低(di)导通功(gong)耗(hao)，但(dan)若(ruo)开关频率增加时，开关功(gong)耗(hao)亦随(sui)之增大。因此(ci)IGBT在(zai)(zai)高(gao)频开关电(dian)源上亦有其本身(shen)的限制。而(er)用(yong)SiC做衬底(di)的MOSFET，可轻易做到1，000～2，000伏的MOSFET，其开关特(te)性（结(jie)电(dian)容值，开关损耗(hao)，开关波型等）则(ze)与100多伏的硅MOSFET相若(ruo)，导通电(dian)阻(zu)更可低(di)至(zhi)毫欧值。在(zai)(zai)高(gao)压(ya)开关电(dian)源应用(yong)上，完(wan)全可取(qu)代硅IGBT并可提(ti)高(gao) 系统的整体效率以及(ji)开关频率。

价格较贵是(shi)否会(hui)是(shi)采用(yong)SiC功率(lv)器(qi)件的(de)一个阻碍(ai)？

单(dan)就Si器(qi)件和(he)SiC器(qi)件的价差来看，确实有较大的差异，但如(ru)果从SiC器(qi)件带来的系(xi)统性能提升来看，将(jiang)会发现其带来的总体(ti)效益(yi)远远超过两(liang)类器(qi)件的价差。在SiC特(te)别(bie)适合的高压应用中(zhong)，如(ru)果充分发挥SiC器(qi)件的特(te)性，这一整体(ti)优势(shi)表现得非(fei)常(chang)明(ming)显。

具体(ti)来看，其整体(ti)优势主要体(ti)现在下(xia)面几个(ge)方面：一是SiC功率器(qi)件带(dai)来开(kai)关损耗的(de)大幅降低，可以大大提高(gao)系(xi)统(tong)的(de)效(xiao)率；二是因为(wei)SiC器(qi)件无反向(xiang)恢复、散热(re)性能(neng)好等特点(dian)，减(jian)少周边(bian)器(qi)件的(de)使用(yong)或者采(cai)用(yong)体(ti)积较(jiao)小的(de)器(qi)件，线(xian)路也得(de)到(dao)优化，从而(er)在整体(ti)上(shang)缩减(jian)了系(xi)统(tong)尺(chi)寸；最后，因为(wei)效(xiao)率提高(gao)、器(qi)件精简(jian)从而(er)获得(de)了系(xi)统(tong)整体(ti) 成(cheng)本的(de)节约(yue)。

针对未来(lai)的(de)发展(zhan),KIA半导体最新设计出(chu)碳(tan)化硅场效应管(guan)SiC MOSFET，适用(yong)于充电桩、无人机(ji)、太阳能逆变等高新科技(ji)领域。