login_新博2「一家高质量的游戏平台」KIA半导体推出碳化硅场效应管（SiC-MOSFET）

KIA半导体(ti)推出碳化硅场(chang)效应管（SiC-MOSFET）

信(xin)息(xi)来源：本站　日期(qi)：2016-03-14　

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近些(xie)年(nian)来，随着(zhe)节(jie)能(neng)意识几乎在所(suo)有的(de)(de)(de)领域(yu)持续高(gao)涨，在高(gao)电(dian)(dian)压(ya)工业设备(bei)领域(yu)中(zhong)，可实现节(jie)能(neng)并支(zhi)持高(gao)电(dian)(dian)压(ya)的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)半(ban)(ban)导体(ti)(ti)和电(dian)(dian)源(yuan)IC应用也越来越广(guang)泛。其中(zhong)，与现有的(de)(de)(de)Si功(gong)率(lv)半(ban)(ban)导体(ti)(ti)相(xiang)比，可支(zhi)持更高(gao)电(dian)(dian)压(ya)、有助于实现小型化且更加节(jie)电(dian)(dian)的(de)(de)(de)SiC功(gong)率(lv)半(ban)(ban)导体(ti)(ti)备(bei)受瞩目。

碳化硅（SiC）是(shi)一种Ⅳ－Ⅳ族化合(he)物半导体材料，具(ju)有多(duo)种同素异构(gou)类(lei)(lei)型(xing)。其典型(xing)结(jie)(jie)构(gou)可分(fen)为两(liang)类(lei)(lei)：一类(lei)(lei)是(shi)闪锌(xin)矿结(jie)(jie)构(gou)的(de)立方SiC晶型(xing)，称为3C或 β－SiC，这里3指的(de)是(shi)周期性(xing)次序中面的(de)数目；另一类(lei)(lei)是(shi)六角(jiao)型(xing)或菱形结(jie)(jie)构(gou)的(de)大周期结(jie)(jie)构(gou)，其中典型(xing)的(de)有6H、4H、15R等(deng)，统称为α－SiC。与(yu)Si相比，SiC材料具(ju)有更(geng)大的(de)Eg、Ec、Vsat、λ。大的(de)Eg使(shi)SiC可以工作于650℃以上的(de)高温环境，并具(ju)有极(ji)好(hao)的(de)抗辐射性(xing)能。

相(xiang)比于Si器(qi)件，SiC功率器(qi)件的优势体现在哪些方(fang)面？

作为一种宽禁带半导体(ti)材料，SiC对功率半导体(ti)可以说是一个冲击(ji)。这(zhei)种材料不但击(ji)穿电(dian)(dian)场(chang)强度(du)高(gao)、热稳(wen)定(ding)性好(hao)，还具(ju)(ju)有载(zai)流子(zi)饱和漂移速度(du)高(gao)、热导率高(gao)等特点(dian)。具(ju)(ju)体(ti)来(lai)看，其导热性能是Si材料的(de)3倍以上；在相(xiang)同反(fan)压下，SiC材料的(de)击(ji)穿电(dian)(dian)场(chang)强度(du)比Si高(gao)10倍，而内阻仅是Si片的(de)百(bai)分之一。SiC器件的(de)工作温度(du)可以达到(dao)600℃，而一般(ban)的(de)Si器件最多能坚(jian)持到(dao)150℃。

因为这些(xie)特(te)(te)性，SiC可(ke)以用(yong)(yong)来制造各(ge)种耐高(gao)温(wen)的(de)高(gao)频大功率器(qi)件(jian)，应用(yong)(yong)于Si 器(qi)件(jian)难以胜任的(de)场合(he)(he)。以SiC肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)为例，它是速度最(zui)快的(de)高(gao)压(ya)肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)，无需(xu)反向恢(hui)复充电，可(ke)大幅降(jiang)低开关损耗、提高(gao)开关频率，适用(yong)(yong)于比采用(yong)(yong)硅(gui) 技术(shu)的(de)肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)高(gao)得多的(de)操(cao)作(zuo)电压(ya)范围，例如(ru)，600V SiC肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)可(ke)以用(yong)(yong)在SMPS中(zhong)，300V SiC肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)可(ke)以用(yong)(yong)作(zuo)48~60V快速输出开关电源的(de)整流二(er)极(ji)管(guan)(guan)，而1，200V SiC肖(xiao)(xiao)特(te)(te)基二(er)极(ji)管(guan)(guan)与(yu)硅(gui)IGBT组(zu)合(he)(he)后可(ke)以作(zuo)为理想的(de)续(xu)流二(er)极(ji)管(guan)(guan)。

采用(yong)硅材料的(de)(de)MOSFET在(zai)(zai)提高(gao)器件阻(zu)断电(dian)压(ya)时，必须加宽器件的(de)(de)漂(piao)移区(qu)，这会(hui)使其(qi)内阻(zu)迅速增大(da)(da)(da)，压(ya)降增高(gao)，损耗增大(da)(da)(da)。阻(zu)断电(dian)压(ya)范围在(zai)(zai) 1，200~1，800V的(de)(de)硅MOSFET不仅体积大(da)(da)(da)，而且价格昂贵。IGBT虽然在(zai)(zai)高(gao)压(ya)应(ying)用(yong)时可(ke)降低(di)导通(tong)功(gong)耗，但若开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)频(pin)(pin)率增加时，开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)功(gong)耗亦随之增大(da)(da)(da)。因此IGBT在(zai)(zai)高(gao)频(pin)(pin)开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)电(dian)源上亦有其(qi)本身的(de)(de)限制。而用(yong)SiC做(zuo)衬底(di)的(de)(de)MOSFET，可(ke)轻(qing)易做(zuo)到1，000～2，000伏的(de)(de)MOSFET，其(qi)开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)特性（结(jie)电(dian)容值(zhi)，开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)损耗，开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)波型等）则与100多(duo)伏的(de)(de)硅MOSFET相若，导通(tong)电(dian)阻(zu)更可(ke)低(di)至毫欧值(zhi)。在(zai)(zai)高(gao)压(ya)开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)电(dian)源应(ying)用(yong)上，完全可(ke)取代硅IGBT并(bing)可(ke)提高(gao) 系统(tong)的(de)(de)整体效率以及开(kai)(kai)关(guan)(guan)(guan)频(pin)(pin)率。

价格(ge)较贵是否会是采用SiC功率器件的一个阻碍？

单就Si器件(jian)和SiC器件(jian)的(de)(de)价差(cha)来看(kan)，确(que)实有较大的(de)(de)差(cha)异，但如果(guo)从SiC器件(jian)带(dai)来的(de)(de)系统性能提升来看(kan)，将(jiang)会发现(xian)其(qi)带(dai)来的(de)(de)总体(ti)(ti)效益远(yuan)远(yuan)超过两类器件(jian)的(de)(de)价差(cha)。在SiC特(te)别适合的(de)(de)高(gao)压应(ying)用中，如果(guo)充(chong)分发挥SiC器件(jian)的(de)(de)特(te)性，这一整体(ti)(ti)优势表现(xian)得(de)非常明显。

具体(ti)(ti)(ti)来看，其(qi)整体(ti)(ti)(ti)优势主要(yao)体(ti)(ti)(ti)现在下(xia)面(mian)(mian)几(ji)个方面(mian)(mian)：一是(shi)SiC功率(lv)器(qi)件(jian)带来开关损(sun)耗(hao)的(de)(de)大幅(fu)降低，可以大大提高系(xi)(xi)统的(de)(de)效率(lv)；二(er)是(shi)因(yin)为(wei)SiC器(qi)件(jian)无反向恢复、散热(re)性能好等特点，减少周(zhou)边(bian)器(qi)件(jian)的(de)(de)使用(yong)或者(zhe)采用(yong)体(ti)(ti)(ti)积较小(xiao)的(de)(de)器(qi)件(jian)，线路也得(de)到优化，从(cong)而(er)(er)在整体(ti)(ti)(ti)上缩减了(le)系(xi)(xi)统尺寸；最后，因(yin)为(wei)效率(lv)提高、器(qi)件(jian)精简从(cong)而(er)(er)获得(de)了(le)系(xi)(xi)统整体(ti)(ti)(ti) 成本的(de)(de)节约。

针对未(wei)来的发展,KIA半导体最新设计出碳化(hua)硅场效应管SiC MOSFET，适用于(yu)充(chong)电桩、无人(ren)机、太(tai)阳能逆变等高(gao)新科技领域。