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1 功率管的展开

功率器件近年来曾经从硅双极型晶体管、场效应管以及在移动通讯范畴被普遍应用的LDmos 管向以碳化硅 ( SiC )、氮镓 ( GaN ) 为代表的宽禁带功率管过渡。SiC、GaN 材料，由于具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场等突出优点，与刚石等半导体材料一同，被誉为是继第一代 Ge、Si 半导体材料、第二代 GaAs、InP 化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
在(zai)光电(dian)子、高(gao)温大(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器(qi)件和高(gao)频微波器(qi)件应用(yong)方面有(you)着宽广的(de)前景。SiC 功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器(qi)件在(zai) C 波段(duan)以上(shang)受频率(lv)(lv)(lv)的(de)限制，也(ye)使(shi)其运(yun)用(yong)遭到一定的(de)限制;GaN 功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)因其大(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)容(rong)量等(deng)(deng)特性(xing)，成为(wei)发较快的(de)宽禁带器(qi)件。GaN 功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)管(guan)因其高(gao)击(ji)穿电(dian)压、高(gao)线性(xing)性(xing)能、高(gao)效率(lv)(lv)(lv)等(deng)(deng)优势，曾经在(zai)无线通(tong)讯基站(zhan)、广播电(dian)视、电(dian)台、干扰机、大(da)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)雷(lei)达、电(dian)子对立(li)、卫星通(tong)讯等(deng)(deng)范畴有(you)着普遍(bian)的(de)应用(yong)和良好的(de)运(yun)用(yong)前景。

2.GaN 

大功(gong)(gong)率的(de)(de)输(shu)出都是采用增加管芯总(zong)栅(zha)宽的(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)来进步器件(jian)的(de)(de)功(gong)(gong)率输(shu)出，这样使得管芯输(shu)入、输(shu)出阻抗变(bian)得很低，引(yin)入线及管壳(qiao)寄生(sheng)参数对性能(neng)的(de)(de)影响很大，分(fen)歧(qi)直接采用管壳(qiao)外(wai)的(de)(de)匹配方(fang)法(fa)(fa)无法(fa)(fa)得到大的(de)(de)功(gong)(gong)率输(shu)出以(yi)致无法(fa)(fa)工(gong)作。处(chu)置方(fang)法(fa)(fa)就是在管壳(qiao)内(nei)(nei)引(yin)入内(nei)(nei)匹配电路，因(yin)此内(nei)(nei)匹配对发挥 GaN 功(gong)(gong)率管性能(neng)上的(de)(de)优势，有(you)非常重要的(de)(de)理想(xiang)意义。

3.SIC

碳化硅(SiC)以其优秀(xiu)的(de)(de)(de)物(wu)理(li)化学特性和电(dian)(dian)特性成为制造高温(wen)、大功(gong)率(lv)(lv)电(dian)(dian)子(zi)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)一(yi)种最具有(you)优势(shi)的(de)(de)(de)半导体材(cai)(cai)料.并且具有(you)远大于(yu)Si材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)器(qi)件(jian)质量因子(zi)。SiC功(gong)率(lv)(lv)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)研发始于(yu)20世(shi)纪90年(nian)代.目前已成为新型(xing)功(gong)率(lv)(lv)半导体器(qi)件(jian)研讨开发的(de)(de)(de)主流。2004年(nian)SiC功(gong)率(lv)(lv)MOSFET不只在高耐压指标上抵(di)达(da)(da)了硅MOSFET无法抵(di)达(da)(da)的(de)(de)(de)10 kV.而且其开态(tai)比电(dian)(dian)阻(zu)向理(li)论极限靠近了一(yi)大步.可达(da)(da)123 mQ·cm2。

SiC隐埋(mai)沟道(dao)MOSFET(BCMOS)是MOS工艺(yi)最有(you)潜力的(de)新(xin)秀(xiu).它不(bu)只处置了沟道(dao)迁移(yi)率(lv)(lv)低的(de)问题，且能很好(hao)地与MOS器(qi)件工艺(yi)兼容(rong)。研讨出的(de)SiC BCMOS器(qi)件迁移(yi)率(lv)(lv)抵(di)达约720 cm2/(V·s);SiC双(shuang)极(ji)晶体管(BJT)在大(da)功率(lv)(lv)应用时优势(shi)明显;经研讨得到了击穿(chuan)电(dian)压为(wei)1.677 kV。开态比电(dian)阻为(wei)5.7 mQ·cm2的(de)4H—SiC BJT。

4.SiC MOSFET的研讨

MOSFET在(zai)目前的(de)(de)超大范围集成(cheng)(cheng)电路中(zhong)占有(you)极(ji)端重要(yao)的(de)(de)位置，而SiC作为(wei)独逐个(ge)(ge)种(zhong)本征(zheng)的(de)(de)氧化物是(shi)SiO，的(de)(de)化合物半导(dao)体。这就(jiu)使得MOSFET在(zai)SiC功率(lv)电子(zi)器件中(zhong)具(ju)有(you)重要(yao)的(de)(de)意义。2000年研(yan)制(zhi)了(le)国内第一个(ge)(ge)SiC MOSFETt31。器件最大跨导(dao)为(wei)0.36mS/mm，沟道(dao)电子(zi)迁移(yi)(yi)率(lv)仅为(wei)14 cm2/(V·s)。反型层迁移(yi)(yi)率(lv)低已成(cheng)(cheng)为(wei)限(xian)制(zhi)SiC MOSFET展开的(de)(de)主要(yao)要(yao)素。理论(lun)和实验均标明.高密(mi)度的(de)(de)界面态电荷和非理想平面构(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)表面粗(cu)糙是(shi)招致SiC MOS器件表面。

迁(qian)移(yi)率(lv)低的主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)要(yao)素。用单电(dian)子(zi)Monte Carlo方法对6H—SiC反型(xing)层的电(dian)子(zi)迁(qian)移(yi)率(lv)中止模(mo)拟，模(mo)拟中思(si)索了(le)界面(mian)电(dian)荷(he)的库仑散(san)射(she)(she)(she)和(he)界面(mian)粗糙(cao)散(san)射(she)(she)(she)，提出(chu)了(le)新的综合型(xing)库仑散(san)射(she)(she)(she)模(mo)型(xing)和(he)界面(mian)粗糙(cao)散(san)射(she)(she)(she)指数模(mo)型(xing)141。模(mo)拟结果标明(ming).当表(biao)面(mian)有(you)效横向(xiang)电(dian)场高(gao)于1.5x105V/cm时.表(biao)面(mian)粗糙(cao)散(san)射(she)(she)(she)在SiC反型(xing)层中起(qi)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)作用;反之(zhi)，沟道散(san)射(she)(she)(she)以库仑散(san)射(she)(she)(she)为主(zhu)(zhu)(zhu)，此时高(gao)密度的界面(mian)态电(dian)荷(he)将(jiang)成为降低沟道迁(qian)移(yi)率(lv)的主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)要(yao)素。

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