SiC基SBD器件实验用光刻版
碳化硅功率器件中的金属半导体接触工艺研究
特基二极管势垒金属的研究也有大量报道[1]。事实
要集中于4~5eV之间，所以很难找到合适功函数的
上，对于非重掺杂的碳化硅材料，即使未经历高温
金属作为碳化硅的欧姆接触金属，特别是在P型碳
合金化过程，大部分金属都能与其自然形成肖特基
化硅上。
接触。镍金属由于势垒高度最大，反向漏电流最
目前碳化硅的欧姆接触特性主要是利用隧道效
大功率领域，碳化硅（Silicon Carbide，SiC）材料凭 传统硅工艺有很大不同。
借其宽禁带、高热导率、耐高压的特性，展现了巨
本文分析各种工艺条件开发历程及目前存在的
大的性能优势。但碳化硅作为化合物半导体材料， 问题，并提出未来在量产工艺中的优化方向。
其自身材料特性也与传统硅材料有很大不同，简单 1 碳化硅肖特基接触
近几年报道的碳化硅JMOS结构则更为特殊[5]， 其使用了所有碳化硅金半接触工艺，如图1所示，在 传统MOS结构的P基区之间，加入了肖特基结以取 代MOS结构的体二极管。需要指出的是由于肖特基 接触和欧姆接触的最佳烧结温度不同，设计工艺流 程时需要保证低温工艺在后，高温工艺在前。表2列 举了主要碳化硅功率器件使用的金半接触工艺。 3 结语
Silicon Carbide Technology:Growth, Characterization,Devices,and Applications[M].John Wiley & Sons, Singapore Pte.Ltd.,2014. [2] D.Perrone,M.Naretto,S.Ferrero,L. Scaltrito,C.F.Pirri.4H-SiC Schottky Barrier Diodes Using Mo-,Ti- and NiBased Contacts[J].Materials Science Forum,2009,615-617:647-650. [3] A.V.Kuchuk,et al,Ni-Based Ohmic Contacts to n-Type 4H-SiC:The Formation Mechanism and Thermal Stability[J]. Advances in Condensed Matter Physics,2016,26:9273702. [4] F.Roccaforte, Via,Vito Raineri. Ohmic contacts to SiC[J].International Journal of High Speed Electronics and Systems,2006(06). [5] FJ Hsu,CT Yen,CC Hung,HT Hung,PJ Chuang. High Efficiency High Reliability SiC MOSFET with Monolithically Integrated Schottky Rectifier[C]. 29th International Symposium on Power Semiconductor Devices and IC's (ISPSD), 2017.
SICSBD制造流程
SICSBD制造流程SIC(Silicon carbide)是一种广泛用于制造高性能陶瓷材料的化合物材料。
它具有高硬度、高抗腐蚀性和高温稳定性等特点，被广泛应用于磨料、耐火材料、电子材料和化学材料等领域。
在SIC SBD(Siliconcarbide Schottky Barrier Diode)的制造过程中，通常包括以下几个主要的步骤：1.衬底制备：选择适当的衬底材料，例如硅、蓝宝石等。
对衬底进行化学清洗以去除表面杂质和污染物，并进行机械抛光，使其表面光滑。
2. 气相沉积(Vapor Deposition)：通过化学气相沉积(CVD, Chemical Vapor Deposition)方法，在衬底表面沉积一层薄的SIC膜。
这一步骤通常采用低压CVD或气相外延方法。
3. 焙烧(Sintering)：将衬底放入高温炉中，在适当的温度下进行焙烧处理。
这个步骤有助于使SIC膜和衬底之间更好地结合，提高SIC SBD的性能和稳定性。
4. 光刻(Lithography)：利用光刻技术将所需的电路图案转移到SIC膜上。
首先，在SIC膜表面涂覆一层光刻胶，然后通过暴光和显影等步骤，形成所需的电路图案。
5. 金属沉积(Metal Deposition)：在SIC膜上进行金属沉积，例如铝、金或其他导电金属。
这个步骤用于构造SBD的电极。
6. 退火(Annealing)：将制作完的器件放入退火炉中，在适当的温度下进行退火处理。
这一步骤有助于提高电极与SIC之间的接触性能和电流传输性能。
7. 封装(Packaging)：将制作好的SIC SBD封装到适当的封装盒中，保护器件免受外界环境的损害。
上述是SICSBD的主要制造流程，其中的不同步骤可能还会包括其他的细节处理，具体的制造过程可能会因制造商、设备和工艺流程的不同而有所变化。
随着技术的不断发展，SICSBD的制造工艺也在不断改进和优化，以提高器件的性能和可靠性。
SIC_SBD制造流程
SIC SBD制造流程
SICSBD是一种先进的半导体制造技术，主要用于制造集成电路和多层硅片产品，该技术为用户提供高质量的产品。
SIC SBD的制造流程也被称为硅片芯片引线（Silicon Chip Interconnects）制造。
SIC SBD的制造首先要求使用高精度的激光设备进行图案切割，以确定硅片表面的轮廓尺寸，以及多层硅片之间的连续性。
然后，硅片和钻石片之间要进行焊接，硅片片上的粘合剂层将钻石片和硅片片材保持在一起。
接着，采用电镀技术涂层电镀膜的工艺，将硅片和钻石片之间的连接点保护起来，并且确保其氧化物层的稳定性和光学性质。
之后，钻石片会被切割为更小的尺寸，以适应更小的空间要求。
然后，采用抛光技术，使硅片和钻石片片上的所有表面完全光滑无瑕疵。
在此之后，再用电镀技术将膜层涂装到硅片表面，以保护其表面以及硅片和钻石片之间的接合点。
最后，在温度和压力的控制下，硅片和钻石片之间的接合点将会通过一种特殊的热压蒸发器将SIC SBD膜层完美接合在一起。
这样，硅片和钻石片之间的接合点就会达到最佳的耐久性和稳定性，从而能够为用户提供优质的产品。
总的来说，SIC SBD制造流程非常复杂，但是这一技术的发展也将带来广泛的造福，为用户提供有竞争力的高质量和高性能的电子产品。
SIC SBD的制造流程也能够大大提高产品的可靠性，提高
工作效率，缩短交货时间，减少生产成本，为用户提供更高的利润空间。
因此，SIC SBD制造流程已经成为当今半导体制造行业的主要技术之一，各大电子公司都采用这一技术来提供高质量、高性能、高可靠性的产品，以满足用户的需求，达到更加可持续的发展。
4H-SiC功率肖特基势垒二极管(SBD)和结型势垒肖特基(JBS)二极管的研究
4H-SiC功率肖特基势垒二极管（SBD）和结型势垒肖特基（JBS）二极管的研究4H-SiC功率肖特基势垒二极管（SBD）和结型势垒肖特基（JBS）二极管的研究引言：在现代电子设备中，功率器件的需求越来越高。
功率器件的研究和探索是提高电力传输效率和减少功率损耗的关键。
作为一种新型的功率器件，4H-SiC肖特基势垒二极管（SBD）和结型势垒肖特基（JBS）二极管已经引起了广泛关注。
本文将对这两种器件的研究进行探讨和分析。
1. 4H-SiC SBD器件的研究1.1 SiC的特性硅碳化物（SiC）是一种宽禁带半导体材料，具有优异的物理和化学性质。
相对于传统的硅（Si）材料，SiC具有更高的电场饱和速度、更高的击穿电压和更好的热导性能。
这些特性使得SiC成为功率器件研究的热点。
1.2 4H-SiC SBD的结构和特点4H-SiC SBD器件由p-n结组成，其中p型区域具有较低的掺杂浓度，n型区域具有较高的掺杂浓度。
这种结构使得4H-SiC SBD器件具有较低的反向漏电流和较短的开关时间。
研究表明，4H-SiC SBD器件能够在高温下工作，具有较低的导通压降和较高的散热能力。
2. 4H-SiC JBS器件的研究2.1 JBS器件的结构和特点结型势垒肖特基（JBS）二极管是在SBD的基础上发展而来的新型器件。
JBS器件在SBD的基础上引入了金属-半导体结（M-S）以增强电压承受能力和抑制反向漏电流。
JBS器件的结构相对复杂，但具有较低的开关损耗和较高的可靠性。
研究表明，JBS器件在高压应用中具有较大的优势。
3. 4H-SiC SBD和JBS器件的比较3.1 性能比较研究表明，4H-SiC JBS器件相比于4H-SiC SBD器件具有更低的反向漏电流、更高的开关速度和更低的开关损耗。
这些优势使得JBS器件在高频和高压应用中具有潜在的应用前景。
3.2 制造工艺比较相对于SBD器件，JBS器件的制造工艺更为复杂，成本也较高。
新型4H-SiC肖特基二极管的仿真与分析
新型4H-SiC肖特基二极管的仿真与分析李俊楠;战可涛【摘要】A novel structure for a 4H-SiC Schottky barrier diode (SBD) with an inclined plane and field rings has been proposed. The silvaco computer aided design (TCAD) software, which is based on semiconductor theory, has been used to simulate the structures of the new 4H-SiC SBD and a 4H-SiC SBD with the conventional structure and the electric V-I characteristics, the breakdown voltage and heat distribution of the 4H-SiC SBD devices with different structures were compared. The new 4H-SiC SBD had a significantly better performance in terms of electric V-I characteristics and heat distribution in devices, and had a breakdown voltage of 2300 V.%设计了斜面结构碳化硅肖特基二极管(4H-SiC SBD)并且在器件中加入场环结构,通过基于半导体物理理论的计算机辅助设计软件( Silvaco-TCAD)分析计算了常规结构和新结构SiC -SBD器件的V-I特性、击穿电压、温度热学分布.对比计算结果,可知新结构SiC-SBD器件击穿电压提高至2300V,导通电阻减小,温度热学分布明显优于常规结构SiC-SBD器件.【期刊名称】《北京化工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(039)004【总页数】5页(P117-121)【关键词】4H-SiC;肖特基二极管;击穿电压;V-I特性【作者】李俊楠;战可涛【作者单位】北京化工大学理学院,北京100029;北京化工大学理学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TN386随着电力电子和智能电网行业的发展，对大功率半导体器件的性能指标要求越来越高。
碳化硅sbd规格书导读
碳化硅sbd规格书导读一、引言随着科技的不断发展，碳化硅器件在全球市场上越来越受到关注。
碳化硅肖特基二极管（SBD）作为一种新型半导体材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
本文将为大家详细解读碳化硅SBD规格书，帮助大家更好地了解这一产品。
二、碳化硅SBD简介1.碳化硅材料特点碳化硅（SiC）作为一种宽禁带半导体材料，具有高热导率、高击穿电压、高抗氧化性、高抗辐射能力等优点。
这些特性使得碳化硅器件在高温、高功率、高压等环境下具有优越的性能。
2.SBD结构和工作原理碳化硅SBD的结构主要包括P型碳化硅基片、N型碳化硅缓冲层、P型掺杂层和N型掺杂层。
它的工作原理是利用P型和N型掺杂层之间的PN结，实现电子和空穴的快速复合，从而减小漏极电流。
三、碳化硅SBD规格书主要内容1.参数分类碳化硅SBD规格书主要包括以下几类参数：（1）电气特性：包括正向电压、反向电压、漏极电流、开关速度等。
（2）热特性：包括热阻、热容等。
（3）辐射特性：包括辐射敏感度、抗辐射能力等。
（4）结构参数：包括芯片尺寸、封装尺寸等。
2.参数解读在此部分，我们将详细解读碳化硅SBD的各项参数，以帮助大家更好地理解产品性能。
3.应用场景碳化硅SBD广泛应用于以下场景：（1）电源管理：如开关电源、整流器、逆变器等。
（2）电动汽车：如电机控制器、充电器等。
（3）工业控制：如变频器、传感器等。
四、碳化硅SBD在电子行业的应用1.电源管理碳化硅SBD的高开关速度和低导通电阻使得电源系统能够实现更高的工作频率和更低的损耗，从而提高整体效率。
2.电动汽车碳化硅SBD在电动汽车领域具有广泛的应用，如电机控制器、充电器等。
其高耐压、高电流能力以及优越的温度特性，使得电动汽车的性能得到大幅提升。
3.工业控制碳化硅SBD在工业控制领域也有广泛应用，如变频器、传感器等。
其高抗辐射能力和高可靠性，使得设备在恶劣环境下仍能保持稳定运行。
五、碳化硅SBD的未来发展趋势随着碳化硅材料制备技术的不断进步，碳化硅SBD的成本将逐渐降低，性能将进一步提升。
碳化硅sbd规格书导读
碳化硅sbd规格书导读摘要：1.碳化硅SBD 简介2.碳化硅SBD 的分类和性能参数3.碳化硅SBD 的应用领域4.碳化硅SBD 的制造工艺5.碳化硅SBD 的发展趋势和前景正文：碳化硅SBD（Silicon Carbide Schottky Barrier Diode）是一种采用碳化硅材料制成的肖特基势垒二极管，具有很高的开关速度、低导通电阻、高耐压等优异性能。
在新能源、电动汽车、工业控制、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
1.碳化硅SBD 简介碳化硅SBD 是一种半导体器件，具有正向电压降小、反向漏电流小、快速开关等特性。
它主要由N 型碳化硅、P 型碳化硅和金属肖特基接触层组成。
在正向导通时，N 型碳化硅与P 型碳化硅之间的势垒较低，电流可以顺利通过；而在反向截止时，肖特基接触层能够阻止电流通过，从而实现整流功能。
2.碳化硅SBD 的分类和性能参数碳化硅SBD 根据封装形式和额定电压可分为多种类型，如TO-220、TO-251、TO-257 等。
性能参数主要包括正向电压降、反向漏电流、正向导通电阻、反向阻断电压、开关速度等。
这些参数影响了碳化硅SBD 的整流、开关和导通性能。
3.碳化硅SBD 的应用领域碳化硅SBD 广泛应用于高压、高频、高温等场景。
例如，在太阳能逆变器、电动汽车充电桩、工业电源、航空航天等领域，碳化硅SBD 可以实现高效、可靠、小型化的电源管理。
4.碳化硅SBD 的制造工艺碳化硅SBD 的制造工艺主要包括碳化硅晶圆制备、芯片加工、金属化、封装等步骤。
其中，碳化硅晶圆制备是关键环节，它涉及到碳化硅粉末合成、晶体生长、晶圆加工等工艺。
芯片加工则包括切片、清洗、抛光、溅射、光刻等流程，以形成N 型、P 型碳化硅层和肖特基接触层。
5.碳化硅SBD 的发展趋势和前景随着碳化硅材料制备技术和器件制造工艺的不断进步，碳化硅SBD 的性能逐渐优化，应用领域也在不断拓展。
未来，碳化硅SBD 将在新能源、电动汽车、工业控制、航空航天等领域发挥更大的作用，推动绿色低碳经济的发展。
sic sbd工艺流程
sic sbd工艺流程Sic SBD (Silicon Carbide Schottky Barrier Diode) 是一种应用于高压、高频率和高温环境的半导体器件。
它在功率电子设备中具有独特的优势，如低导通损耗、高温稳定性和快速开关速度。
下面将介绍Sic SBD的工艺流程。
首先，制备Sic基片。
Sic基片是制造Sic SBD的基础材料，具有优异的热导率和机械强度。
Sic基片的制备通常采用化学气相沉积(CVD)技术，将硅和碳源在高温环境下反应生成Sic晶体。
经过多次反复的沉积和退火处理，得到高质量的Sic基片。
接下来，进行晶体生长。
晶体生长是制备Sic SBD的关键步骤，它决定了晶体的质量和性能。
晶体生长通常采用物相外延法，即在Sic基片上沉积一层稀释剂，如三氮化硼。
通过高温热解，将硅和碳源转化为气相，然后在Sic基片上重新结晶生长。
通过控制生长参数，如温度、气氛和生长时间等，可以得到具有优良晶体质量的Sic层。
在晶体生长完成后，需要进行晶圆加工。
晶圆加工包括前端加工和后端加工两个部分。
前端加工主要是通过光刻、腐蚀和沉积等工艺，将Sic晶圆分成多个小芯片，并形成器件的结构和引线的电极。
后端加工主要是通过金属蒸镀、焊接和封装等工艺，将Sic芯片与其他器件进行连接，并保护芯片免受外部环境的损害。
接下来，进行测试和品质控制。
测试是确保Sic SBD 符合规格要求的重要环节。
通过电学测试，测量器件的电流-电压特性、开关速度和温度特性等，以确保其良好的工作性能。
此外，还需要进行可靠性测试，以评估器件的寿命和可靠性。
最后，进行封装和成品测试。
封装是将Sic SBD芯片封装成完整的器件的过程，确保其在现实应用中能够正常工作。
成品测试是对封装好的器件进行最终的品质检验，确保其满足规格要求和可靠性标准。
总结来说，Sic SBD的工艺流程包括Sic基片制备、晶体生长、晶圆加工、测试和品质控制、封装和成品测试等多个环节。
关于碳化硅功率器件的调研
关于碳化硅功率器件的调研关于碳化硅功率器件的调研前言以硅器件为基础的电力电子技术，因大功率场效应晶体管(功率MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等新型电力电子器件的全面应用而日臻成熟。
目前,这些器件的开关性能己随其结构设计和制造工艺的相当完善而接近其由材料特性决定的理论极限,依靠硅器件继续完善和提高电力电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
首先,硅低的击穿电场意味着在高压工作时需要采用厚的轻掺杂层,这将引起较大的串联电阻,特别是对单极器件尤其如此。
为了减少正向压降,电流密度必须保持在很低的值,因此硅器件的大电流是通过增加硅片面积来实现的。
在一定的阻断电压下,正向压降由于载流子在轻掺杂区的存储而降低,这种效应称为结高注入的串联电阻调制效应。
然而存储电荷的存储和复合需要时间,从而降低了器件的开关速度,增加了瞬态功率损耗。
硅器件由于小的禁带宽度而使在较低的温度下就有较高的本征载流子浓度,高的漏电流会造成热击穿,这限制了器件在高温环境和大功率耗散条件下工作。
其它限制是硅的热导率较低。
于是,依靠新材料满足新一代电力电子装置与系统对器件性能的更高要求,早在世纪交替之前就在电力电子学界与技术界形成共识,对碳化硅电力电子器件的研究与开发也随之形成热点。
1 碳化硅材料以SiC,GaN 为代表的宽禁带半导体材料，是继以硅和砷化镓为代表的第一代&第二代半导体材料之后迅速发展起来的新型半导体材料。
表1列出了不同半导体材料的特性对比。
从表中可以看出，碳化硅作为一种宽禁带半导体材料，不但击穿电场强度高，还具有电子饱和漂移速度高、热导率高等特点，可以用来制作各种耐高温的高频大功率器件。
SiC 由碳原子和硅原子组成,其晶体结构具有同质多型体的特点，在半导体领域最常用的是4H-SiC 和6H-SiC 两种。
碳化硅材料的优异性能使得SiC 电力电子器件与Si 器件相比具有以下突出的性能优势：表1 不同半导体材料的特性对比类型Si GaAs GaN SiC 4H-SiC 6H-SiC 3C-SiC 禁带宽度/eV1.12 1.42 3.45 3.2 3.02.2 击穿电场（MV/cm ）0.6 0.6 >1 2.2 2.4 2 热导率（W/cm.k ）1.5 0.5 1.3 4.9 4.9 5 介电常数11.9 13.1 9 9.7 9.7 9.72 电子饱和漂移速度（10e7cm/s ）1.0 1.22.2 2 2 2.2 电子迁移率（cm2/v.s ）1200 6500 1250 1020 600 1000 空穴迁移率（cm2/v.s ） 420 320 850 120 40 40⑴SiC电力电子器件具有更低的导通电阻。
SIC SBD制造流程
SIC SBD制造流程
在电子芯片的制造过程中，SIC SBD（矽芯片空白数据）是非常重要的一个环节，它是所有电子芯片制造的基础，也是电子芯片的核心。
在制造 SIC SBD（矽芯片空白数据）之前，需要做一些准备工作，包括：对芯片设计文件的审查，对芯片工艺路线的检查，对芯片装配方法的审查，以及对芯片封装和测试方法的审查等。
接下来是 SIC SBD（矽芯片空白数据）的真正制造流程，包括：首先，将洁净的硅片放入去除异物的洁净室，然后根据芯片图纸的要求，使用腐蚀剂将芯片周围的硅片熔融掉，使芯片的硅片越来越小；其次，在去除了衬底上面的熔融后，根据芯片设计文件的要求，在芯片上面和衬底上面涂上电镀层，以保证芯片的电路特性；再次，将涂有电镀层的芯片放入清洗腔中，通过清洗腔清洗去除多余的电镀层；最后，将芯片放入封装腔内，进行封装，以确保芯片的可靠性。
完成上述步骤后，SIC SBD（矽芯片空白数据）就可以制造出来了。
SIC SBD（矽芯片空白数据）与其他普通的电子芯片是有一定区别的，因为它经过了一系列精密的工艺技术，同时也经过了严格的质量检测，所以可以保证芯片的质量。
总之，SIC SBD（矽芯片空白数据）制造流程是复杂而精细的，将原材料制作成可靠质量的电子芯片可以说是一门技术活。
在SIC SBD（矽芯片空白数据）制造中，一定要有认真的态度，坚持严格的
工艺流程，用心地去进行封装和审核，以确保电子芯片的可靠性和质量。
SiC
SiC
SiC-SBD 的正向特性
碳化硅肖特基势垒二极管（SiC-SBD）的开启电压与硅基快速恢复二极管（Si FRD）相同，小于1V。
开启电压由肖特基势垒的势垒高度决定，通常如果将势垒高度设计得低，开启电压也可以做得低一些，但是这也将导致反向偏压时的漏电流增大。
因此，针对不同的应用环境，需要对SiC-SBD 的导通电流与反向漏电进行折中设计。
如图1 所示，SiC-SBD 的温度依存性与
Si FRD 不同，温度越高，它的导通阻抗就会增加，从而Vf 值也增加。
不易发生热失控，所以可以放心地并联使用。
图1 SiC-SBD 正向导通特性与温度的依赖关系
SiC-SBD 的恢复特性
如图2 所示，Si-FRD 从正向切换到反向的瞬间会产生极大的瞬态电流，。
SiC
碳化硅电力电子器件研发进展与存在问题1 引言借助于微电子技术的长足发展，以硅器件为基础的电力电子技术因大功率场效应晶体管（功率MOS）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）等新型电力电子器件的全面应用而臻于成熟。
目前，这些器件的开关性能已随其结构设计和制造工艺的相当完善而接近其由材料特性决定的理论极限，依靠硅器件继续完善和提高电力电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
于是，依靠新材料满足新一代电力电子装置与系统对器件性能的更高要求，早在世纪交替之前就在电力电子学界与技术界形成共识，对碳化硅电力电子器件的研究与开发也随之形成热点。
作为一种宽禁带半导体材料，碳化硅不但击穿电场强度高、热稳定性好，还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点，可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件，应用于硅器件难以胜任的场合，或在一般应用中产生硅器件难以产生的效果。
使用宽禁带材料可以提高器件的工作温度。
6H- SiC 和 4H-SiC的禁带宽度分别高达3.0 eV 和 3.25 eV，相应的本征温度可高达800 °C以上；即就是禁带最窄的3C-SiC，其禁带宽度也在2.3eV左右。
因此，用碳化硅做成的器件，其最高工作温度有可能超过600°C。
功率开关器件的反向电压承受力与其漂移区（单极器件）或基区（双极器件）的长度和电阻率有关，而单极功率开关器件的通态比电阻又直接决定于漂移区的长度和电阻率，因而与其制造材料击穿电场强度的立方成反比[ ]。
使用击穿电场强度高的材料制作高压功率开关，其电阻率不必选择太高，器件的漂移区或基区也不必太长。
这样，不但其通态比电阻会大大降低，工作频率也会大大提高。
碳化硅的击穿电场强度是硅的8倍，其电子饱和漂移速度也是硅的2倍，更有利于提高器件的工作频率，因而碳化硅单极功率开关不单是通态比电阻很低，其工作频率一般也要比硅器件高10倍以上。
热导率高则使碳化硅器件可以在高温下长时间稳定工作。
此外，碳化硅还是目前唯一可以用热氧化法生成高品质本体氧化物的化合物半导体。
碳化硅sbd规格书导读
碳化硅sbd规格书导读碳化硅SBD（Schottky Barrier Diode）是一种主要由碳化硅材料制成的二极管。
它是一种高功率、高温稳定性和高频特性的半导体器件。
本文将对碳化硅SBD的规格书内容进行导读，帮助读者更好地理解其特性和应用。
1. 概述碳化硅SBD规格书是碳化硅SBD产品的技术文件，其中包含了该器件的基本信息、尺寸、电气特性、温度特性、包装和可靠性等重要参数。
规格书的主要目的是提供给用户和设计工程师有关器件性能和使用条件等方面的详细数据，以便于正确选择和应用碳化硅SBD。
2. 器件参数碳化硅SBD规格书第一部分通常列出了器件的一些基本参数。
例如，包括器件型号、管脚定义、正向电流、反向电压、功耗等。
这些参数对于用户了解器件的基本性能和应用范围非常重要。
3. 尺寸和组件碳化硅SBD规格书中的尺寸和组件部分给出了器件的物理尺寸、外观特征和连接方式等详细信息。
该部分通常包括器件的尺寸图、引脚定义和管脚布局示意图等内容。
这些信息有助于用户正确安装和布局碳化硅SBD。
4. 电气特性碳化硅SBD规格书的电气特性部分详细说明了器件在正向和反向工作条件下的各种性能参数。
例如，包括正向电压降、反向漏漏电流、动态电阻等。
这些参数的数据可供用户参考，并帮助用户根据应用需求正确选择和使用碳化硅SBD。
5. 温度特性温度特性是碳化硅SBD的重要性能之一。
因此，在该规格书的温度特性部分通常详细阐述了器件在不同温度条件下的数据，例如温度系数、温度应力等。
这些数据对于在高温环境下的应用非常重要，可帮助用户合理设计电路和保证器件的可靠性。
6. 包装和可靠性碳化硅SBD规格书中还需要包含有关器件包装和可靠性的相关信息。
这包括器件的包装形式、存储条件和可靠性参数等。
用户在使用碳化硅SBD时需要遵循正确的包装和存储方式，以确保器件的性能和寿命。
总结：通过对碳化硅SBD规格书的导读，读者可以更好地了解该器件的基本信息、尺寸、电气特性、温度特性和可靠性等重要参数。
碳化硅技术基本原理 生长、表征、器件和应用
碳化硅技术基本原理生长、表征、器件和应用在碳化硅研发领域有着总共45年以上的经历，是当今碳化硅研发和功率半导体领域中的领军人物。
通过两位专家的执笔，全景般展示了碳化硅领域的知识和进展。
随着碳化硅基功率器件进入实用化阶段，本书的出版对于大量已经进入和正在进入该行业，急需了解掌握该行业但不谙英语的专业人士是一本难得的专业书籍。
本书可以作为从事碳化硅电力电子材料、功率器件及其应用方面专业技术人员的参考书，也可以作为高等学校微电子学与固体物理学专业高年级本科生、研究生的教学用书或参考书。
该书对于在诸如电力供应、换流器-逆变器设计、电动汽车、高温电子学、传感器和智能电网技术等方面的设计工程师、应用工程师和产品经理也是有益的。
内容简介《碳化硅技术基本原理生长、表征、器件和应用》是一本有关碳化硅材料、器件工艺、器件和应用方面的书籍，其主题包括碳化硅的物理特性、晶体和外延生长、电学和光学性能的表征、扩展缺陷和点缺陷，器件工艺、功率整流器和开关器件的设计理念，单／双极型器件的物理和特征、击穿现象、高频和高温器件，以及碳化硅器件的系统应用，涵盖了基本概念和新发展现状，并针对每个主题做深入的阐释，包括基本的物理特性、新的理解、尚未解决的问题和未来的挑战。
目录译者序原书前言原书简介第１章导论１第２章碳化硅的物理性质１０第３章碳化硅晶体生长３６第４章碳化硅外延生长７０第５章碳化硅的缺陷及表征技术１１７第６章碳化硅器件工艺１７7 第７章单极型和双极型功率二极管２６２第８章单极型功率开关器件２８6 第９章双极型功率开关器件３３６第１０章功率器件的优化和比较３９８第１１章碳化硅器件在电力系统中的应用４２５第１２章专用碳化硅器件及应用４６６附录４９０参考文献４９９前言/序言作为各类电力电子系统中的关键部件，功率半导体器件受到越来越多的关注。
功率器件的主要应用包括电源、电机控制、可再生能源、交通、通信、供热、机器人技术及电力传输和分配等方面。
水下大功率高速电机SiC_MOSFET_逆变器设计及对比
水下大功率高速电机SiC MOSFET逆变器设计及对比翟 理, 汪 洋, 胡利民, 刘国海, 刘亚兵, 马恩林(中国船舶集团有限公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650101)摘要: 随着“深远海”及高机动性、隐蔽性应用目标的提出, 未来水下航行器动力系统需具备更高的转速、功率密度和效率。
文中针对传统Si基功率器件在水下高速大功率电机应用中, 由于开关性能限制, 存在电机换相周期内斩波次数不够, 给电机带来较大的转矩脉动和损耗的问题, 首先对功率器件损耗进行分析, 在PSpice中建立仿真模型, 对比了不同开关频率及温度下SiC金氧半场效晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)损耗, 并在Simulink中对比了不同开关频率下电机转矩脉动。
利用SiC功率器件开关频率高、开关损耗低等优点, 将SiC MOSFET应用于水下航行器大功率高速电机逆变器模块, 对软硬件进行设计, 并与IGBT逆变器进行效率对比, 同时分析了SiC MOSFET在高频下对电机转矩脉动的影响, 为SiC MOSFET在水下航行器中应用提供有益借鉴。
关键词: 水下航行器; SiC金氧半场效晶体管; 逆变器中图分类号: TJ630.32; U674.91 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2023)06-0966-10DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0016Design and Comparison of SiC MOSFET inverter for UnderwaterHigh-Power and High-Speed MotorZHAI Li, WANG Yang, HU Limin, LIU Guohai, LIU Yabing, MA Enlin (Kunming Branch of the 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Kunming 650101, China)Abstract: The proposal of deep and high sea and the application target of high maneuverability and concealment means that the future power system of underwater vehicles should have higher speed, power density, and efficiency. In the application of underwater high-speed and high-power motors, traditional Si-based power devices face the limitation of switching performance, and there are insufficient chopping times in the commutation cycle of the motor, which brings large torque ripple and loss to the motor. Therefore, in this paper, the power device loss was analyzed first. A simulation model was established in PSpice to compare the loss of SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor(MOSFET) and insulated gate bipolar transistor(IGBT) at different switching frequencies and temperatures, and the motor torque ripple at different switching frequencies was compared in Simulink. The SiC power device had the advantages of high switching frequency and low switching loss, and then the SiC MOSFET was applied to the high-power and high-speed motor inverter module of underwater vehicles. The software and hardware of the inverter module were designed and compared with the IGBT inverter in terms of efficiency. At the same time, the influence of SiC MOSFET on the motor torque ripple at high frequency was analyzed, which provides a useful reference for SiC MOSFET application in underwater vehicles.Keywords: undersea vehicle; SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor; inverter收稿日期: 2023-02-22; 修回日期: 2023-04-10.作者简介: 翟 理(1995-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为特种电机控制.第 31 卷第 6 期水下无人系统学报Vol.31 N o.6 2023 年 12 月JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2023[引用格式] 翟理, 汪洋, 胡利民, 等. 水下大功率高速电机SiC MOSFET逆变器设计及对比[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 966-975.0 引言水下航行器正朝着远航程、大潜深和低噪音的方向发展, 因此提升能量密度、拓宽航速范围和改善航行噪音等成为水下航行器动力推进技术的发展方向[1]。
基于Datasheet的两电平逆变器损耗模型研究
第48卷第3期华北电力大学学报Vol.48,No.3 2021年5月Journal of North China Electric Power University May,2021dri：10.3969/j.ESN.1007-2691.2021.03.06基于Datasheel的两电平逆变器损耗模型研究洪欣雨，朱长青（中国人民解放军陆军工程大学电气与电力工程教研室，河北石家庄050003）摘要：为进一步提高市电领域中应用广泛的SPWM两电平逆变器输出效率并5低器件损耗，深入分析了双极性调制模式下的两电平无源逆变电源的工作过程，建S了基于数学分析方法的损耗模型并进行了仿真验证。
采用基于非理想条件下的CMF10120D型Sil-MOS管与C4D05120A型SiC?特基二极管（SBD）,通过数据提取工具im—e2d—a与数据拟合方法获得Datasheet内功率管损耗与漏极电流、结温函数关系式，建立SiC-MOS与SBD的影响因子函数，最终得出两电平逆变器损耗模型"仿真分析表明所建立的模型正确可靠，脉冲宽度相对误差计算控制在0.75%以下，具有实用价值，能够为后续开展实验研究提供理论支撑0关键词：SPWM；SiC-MOSFET；开关损耗；损耗模型；数据拟合中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1007-2691（2021）03-0047-10Research on Datasheet-based Loss Model for Two-level InverterHONG Xinyu,ZHU Changqing(Electrical and Power Engineering Teaching and Research Section,Shijiazhuang Campus of Army Engineering University of Chinese People's Liberation Army,Shijiazhuang050003,China)Abstrach:To further improve the output efficienca of SPWM two-level inverter that is widely applied i n the commercial power field and reduce device loss,this paper established a loss model by mathematical analysis method with in-depth analysis of the working process of the two-level passive inverter in bipolar modulation mode.With CMF10120D SiC-MOS Wansistor and C4D05120A SiC Schottky diode(SBD)in non-ideat condition,we obtained the function relational expression of the power tube loss,drain current,and junction temperature in the Datasheet by data extraction tool im- aae2data and data fitting method.Then,we established the infuencing factor function of SiC-MOS and SBD and obtained a two-level inverter loss model.Simulation analysis shows that the established model is cerrect and reliable.The relative error computing of pulse width is controlled under0.75%,indicating that it is of practical value and that it is able to provide thevretical support for subsequent experimental studies.Key words:SPWM；SiC-MOSFET；switching loss；loss model；data fitting0引言逆变电源效率的优劣对于提高系统可靠性、降低成本非常重要’目前技术水平下，大容量逆变开关电源效率的提高主要有两种方式：一是通过使电源负载功率因数与用电器的输入功率因数收稿日期：2020-09-01.相匹配以防止逆变电源“降额”使用;二是着力于研究如何降低功率器件损耗以提高输出效率。
SiCSBD压接式封装结构
SiCSBD压接式封装结构SiCSBD压接式封装结构是一种新型的封装结构，其特点是采用了压接式封装技术，能够有效地提高晶体管的性能和可靠性，同时还具有良好的散热性能、低电感和低电阻等优点。
本文将详细介绍SiCSBD压接式封装结构的原理、特点、应用和发展趋势。
一、SiCSBD压接式封装结构的原理SiCSBD压接式封装结构是由SiC基板、金属电极、封装材料和压接机构组成的。
其中，SiC基板是一种具有高热稳定性、高电子迁移率和高电热导率的半导体材料，金属电极是用于连接SiC基板和外部电路的导体，封装材料是用于保护SiC基板和金属电极的材料，压接机构是用于将金属电极和封装材料压紧在SiC基板上的机构。
SiCSBD压接式封装结构的制作过程如下：首先，在SiC基板上生长一层n型或p型SiC薄膜，然后在薄膜上沉积金属电极，再将封装材料涂覆在金属电极上，最后使用压接机构将金属电极和封装材料压紧在SiC基板上，形成完整的封装结构。
二、SiCSBD压接式封装结构的特点SiCSBD压接式封装结构具有以下特点：1、良好的散热性能：SiC基板的高热导率和封装材料的低热阻使得SiCSBD压接式封装结构具有良好的散热性能，能够有效地降低芯片温度，提高芯片的可靠性和寿命。
2、低电感：SiC基板的高电子迁移率和封装材料的低介电常数使得SiCSBD压接式封装结构具有低电感的特点，能够提高芯片的开关速度和工作频率。
3、低电阻：SiC基板的高电热导率和金属电极的低电阻使得SiCSBD压接式封装结构具有低电阻的特点，能够提高芯片的效率和功率密度。
4、高可靠性：SiCSBD压接式封装结构采用了压接式封装技术，能够有效地提高芯片的可靠性，降低失效率。
三、SiCSBD压接式封装结构的应用SiCSBD压接式封装结构主要应用于功率半导体器件、高压电力电子器件、电动汽车控制器等领域。
具体应用包括：1、高频开关电源：SiCSBD压接式封装结构具有低电感和低电阻的特点，能够提高高频开关电源的效率和功率密度。
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1.目的
SiC基1700V电压等级SBD器件开发研究。
2.适用范围
本SiC SBD器件用光刻版为电力电子事业部SiC项目组1700V SBD器件设计研发实验版图。
适用于1700V SBD器件开发研究。
适用于SUSS MA6型光刻机。
3.版图设计
3.1版图整体布局说明及光刻版的总体介绍
1700V SBD器件版图使用L-edit绘图工具绘制。
共由七层版图组成，包括：标记层（mark）、离子注入层（pbase）、终端刻蚀层（mesa）、肖特基金属层（schottky）、钝化介质层（passivation），、金属加厚层（metal），和PI保护层（PI）。
在5inch光刻版中共排布11×10个单胞。
单胞中包含2个25安培电流等级SBD器件主芯片，4个5安培电流等级SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形等。
光刻版掩膜名称为17SBD-13A。
17SBD表示1700V等级的SBD器件，13A表示2013年第一版。
光刻版基板材料石英，材料规格5009，光刻机型SUSS MA6，掩膜方向，无保护膜。
数据比例1:1，掩膜类别1:1，阵列步距X:9200，Y:10150，阵列数X:11，Y:10。
套版顺序11←21←31←2←1←4←51（版图各层GDS码）。
3.1单胞布局
单胞尺寸：9200×10150μm2。
单胞顶部的2个器件是1700V、25安培SBD器件主芯片，中部的4个器件是1700V、5安培SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构在单胞的下部，单胞的右下角为标记、测试与工艺监控图形等。
图1为单胞布局图，图中尺寸单位为mm。
单胞外围的划片道线宽0.1mm，内部划片道线宽0.2 mm。
图1 单胞布局图
3.225安培SBD器件主芯片设计
2个25安培SBD器件主芯片，芯片总面积4.4mm×4.4mm，有源区面积3.95mm×3.95mm，终端区总宽度225μm。
芯片有源区与终端区设计结构如图2，25安培SBD器件设计图（一）所示。
芯片各层版图尺寸如图3，25安培SBD器件设计图（二）所示。
图2 25安培SBD器件设计图（一）
图3 25安培SBD器件设计图（二）
3.35安培SBD器件副芯片设计
4个5安培SBD器件副芯片，芯片总面积2.1mm×2.1mm，有源区面积1.65mm×1.65mm，终端区总宽度225μm。
芯片有源区与终端区设计结构如图4， 5安培SBD器件设计图（一）所示。
芯片各层版图尺寸如图5，5安培SBD器件设计图（二）所示。
图4 5安培SBD器件设计图（一）
图5 5安培SBD器件设计图（二）
3.4有源区与终端测试结构设计
5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，芯片总面积0.95mm×0.95mm，有源区面积0.5mm×0.5mm，终端区总宽度225μm。
芯片有源区与终端区设计结构如图6，有源区与终端测试结构设计所示。
图6 有源区与终端测试结构设计
3.5测试与监控图形
3.6.1 金半接触测试结构
图7是金属-半导体接触测试结构。
此测试结构用来测试碳化硅外延片P型区与金属是否形成欧姆接触，碳化硅外延片N型区与金属是否形成肖特基接触。
欧姆接触测试结构尺寸0.95mm×0.540mm。
肖特基测试结构尺寸直径0.1mm.
图7 金半接触测试结构：左（欧姆接触测试结构），右（肖特基测试结构）
3.6.2 离子注入测试结构
图8是离子注入测试结构。
尺寸面积1.87mm×0.46mm。
此测试结构用来监控C保护膜保护效果和终端刻蚀。
每个离子注入区长度460μm，宽度15μm，间隔20μm。
图8 离子注入测试结构
3.6.3 工艺监控图形
图9是本光刻版的工艺监控图形，用来监控光刻工艺。
图中尺寸单位：μm。
图9 监控图形：左（PI保护光刻版监控图形），右（PI保护光刻版以外的监控图形）
3.6对准标记
此光刻版共设计了两组对准标记，行成互补形式，如图10所示。
阿拉伯数字1~7表示光刻版的套版次序。
数字1代表标记版，是版图的基准掩膜版。
第一套对准标记（上部）每层版相对于基准掩膜版内缩3μm。
第二套对准标记（下部）每层版相对于基准掩膜版外扩3μm。
图10 对准标记
4.光刻版信息及单原胞版图
4.1光刻版编码标准
表1是SiC器件编码标准，此标准是根据电力电子事业部光刻版型号编码方法结合SiC器件自身特点修订而成。
表1 SiC器件编码标准
4.21700V SBD器件光刻版制版信息。
表2是1700V碳化硅SBD器件制版信息。
表中设计CD是指客户设计数据中需要测量的最小宽度（线条或间隔）。
数据区黑白是指该层掩模GDS数据填充区透光（白，Clear）/不透光（黑，Dark）。
测试图形公差：对于目标尺寸所能容忍的最大误差（±）；目标尺寸：CD测试条设计数据按客户要求涨缩后的宽度；大小：该层掩模所允许的最大缺
陷尺寸；密度：该层掩模所允许的最大缺陷密度，单位（个/inch2）；套准精度：该层掩模与上一个工艺层套刻所允许的最大偏差。
4.3单原胞版图
图11至图18是1700V碳化硅SBD器件、5个有源区测试结构、17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形各层版图。
图11 单个原胞整体版图Cell0
图12 标记版（mark），打印版号M5DSCR101A
图13 离子注入版（pbase），打印版号M5DSCR201A
图14 终端刻蚀（mesa），打印版号为M5DSCR301A
图15 肖特基金属（schottky），打印版号M5DSCR401A
图16 钝化介质（passivation），打印版号M5DSCR501A
图17 金属加厚（metal），打印版号M5DSCR601A
图18 PI保护层（PI），打印版号M5DSCR701A。