SiC电力电子器件简介.ppt

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电力电子技术概述PPT课件

•电力电子技术基本概念•电力电子器件

•电力电子变换技术

•电力电子系统分析与设计•典型应用案例剖析

•发展趋势与挑战

电力电子技术基本概念

它涉及到电力、电子、控制等多个领域，是现代电力工业的重要

组成部分。电力电子技术的核心是对电能进行高效、可靠、可控的转换，以满足各种用电设备的需求。

电力电子技术是一门研究利用半

导体器件对电能进行转换和控制

的学科。

电力电子技术定义

从早期的整流器、逆变器到现在的高频开关电源、智能电网等，电力电子技术经历了多个发展阶

段。

发展历程

目前，电力电子技术已经广泛应用于工业、交通、通信、家电等各个领域，成为现代社会不可或缺的一部分。

现状

随着新能源、智能电网等技术的不断发展，电力电子技术的应用前景将更加广阔。

未来趋势

发展历程及现状

工业领域

电机驱动、电力系统自动化、工业加热等。电动汽车、高速铁路、航

空航天等。

通信电源、数据中心、云

计算等。

变频空调、LED照明、智

能家居等。

随着新能源技术的不断发

展，电力电子技术在太阳

能、风能等领域的应用将

更加广泛；同时，智能电

网的建设也将为电力电子

技术的发展提供新的机遇。

交通领域家电领域前景展望

通信领域

应用领域与前景

电力电子器件

电力二极管（Power Diode）结构简单，工作可靠

导通和关断不可控

主要用于整流电路

晶闸管（Thyristor）四层半导体结构，三个电极

导通可控，关断不可控主要用于相控整流电路

可关断晶闸管（GTO）

通过门极负脉冲可使其关断

关断时间较长，需要较大的关断电流

主要用于大容量场合

电力晶体管（GTR）

碳化硅主要器件形式

1. 引言

碳化硅（SiC）是一种广泛应用于电力电子领域的半导体材料。相比于传统的硅材料，碳化硅具有更高的电子能带宽度、更高的热导率和更高的击穿电压，使其成为一种理想的材料用于高温、高电压和高频率的应用。

在碳化硅材料的基础上，开发了各种形式的主要器件，包括二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、金属氧化物半导体场效应二极管（MOSFET-D）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）等。这些器件形式在不同的应用场景中具有各自的优点和特点。

2. 碳化硅二极管

碳化硅二极管是碳化硅主要器件形式之一。它具有较低的反向电流、较高的击穿电压和较高的开关速度。碳化硅二极管广泛应用于高压、高温和高频率的电力电子应用中，如电源、变频器、电动车充电器等。

碳化硅二极管的优点包括：

•低反向电流：碳化硅材料的宽禁带宽度使得二极管的反向电流较低，可以减少能量损耗。

•高击穿电压：碳化硅材料的击穿电压较高，可以提供更高的电压容忍能力。•高开关速度：碳化硅材料的载流子迁移率较高，使得二极管具有较高的开关速度。

3. 碳化硅MOSFET

碳化硅MOSFET是碳化硅主要器件形式之一。它是一种基于金属氧化物半导体结构的晶体管，具有较低的导通电阻、较高的开关速度和较高的击穿电压。

碳化硅MOSFET的优点包括：

•低导通电阻：碳化硅材料的高载流子迁移率和较低的材料电阻使得MOSFET 具有较低的导通电阻，可以减少能量损耗。

•高开关速度：碳化硅材料的载流子迁移率较高，使得MOSFET具有较高的开关速度，可以提高系统的响应速度。

sic模块材料

SIC模块材料

1. 概述

SIC（Silicon Carbide，碳化硅）是一种具有优异性能的半导体材料，广泛应用于电力电子、光电子、化工等领域。SIC模块是一种基于SIC材料制造的电子器件，具有高温、高压、高频和高功率等特点，被广泛应用于电力转换、电机驱动、光伏发电、电动汽车等领域。

SIC模块材料的研发和应用对于推动能源转型、提高能源利用效率、减少能源消耗具有重要意义。本文将从SIC材料的特性、制备方法、应用领域等方面进行详细介绍。

2. SIC材料的特性

SIC材料具有以下几个重要特性：

2.1 带隙宽度大

SIC材料的带隙宽度比传统的硅材料大得多，可以达到2.3-3.3电子伏特（eV），远大于硅材料的1.1eV。这使得SIC材料在高温、高压、高频等恶劣环境下具有更好的性能。

2.2 热导率高

SIC材料的热导率非常高，约为硅材料的3倍。这使得SIC模块在高温工作条件下能够快速散热，提高了系统的稳定性和可靠性。

2.3 电子迁移率高

SIC材料的电子迁移率远高于硅材料，可以达到800-1200 cm²/V·s，是硅材料的几倍。这意味着SIC模块具有更高的电导率和更低的电阻，能够承受更大的电流和功率。

2.4 耐高温、耐辐照性能好

SIC材料具有优异的耐高温性能，可以在1000摄氏度以上的高温环境下长时间稳定工作。同时，SIC材料还具有良好的耐辐照性能，适用于核电、空间等高辐照环境下的应用。

3. SIC模块的制备方法

SIC模块的制备方法主要包括以下几个步骤：

3.1 SIC单晶生长

SIC单晶的生长是制备SIC模块的关键步骤之一。目前常用的SIC单晶生长方法有物理气相沉积（PVT）、化学气相沉积（CVD）和梯度凝固法等。这些方法可以获得高质量、大尺寸的SIC单晶。

sic驱动电压

SIC驱动电压

1. 前言

SIC驱动电压是指针对SIC（Silicon Carbide）材料制备的电力设备中的芯片或器件所提供的电压信号。SIC材料是一种新型的半导体材料，具有较高的电子迁移率、较低的漏电流和较高的击穿电场强度等优势，因此被广泛应用于电力电子设备领域。

2. SIC材料的特点

SIC材料是一种将硅和碳元素结合而成的化合物，其晶格结构与传统的硅材料有很

大的区别，因此具有以下几个特点：

2.1 较高的电子迁移率

SIC材料的电子迁移率远高于传统的硅材料，使得SIC芯片在高频电路中具有更好

的传输性能。这样可以在高频率下实现更高效的功率转换。

2.2 较低的漏电流

SIC材料的晶格结构较硅材料更致密，因此具有更低的载流子漏电流。这有助于降

低器件的功耗，并提高系统的整体效率。

2.3 较高的击穿电场强度

SIC材料的击穿电场强度远高于传统的硅材料，这使得SIC芯片能够承受更高的电压。这对于高压应用来说非常重要，可以提高设备的可靠性和安全性。

3. SIC驱动电压的作用

SIC驱动电压在电力电子设备中起到关键的作用。它可以通过控制SIC芯片或器件

的工作状态，实现以下几个方面的功能：

3.1 控制开关器件的导通与断开

SIC芯片通常被用作开关器件，用于控制电路的导通与断开。通过提供适当的驱动

电压，可以确保开关器件在需要导通时正常工作，并在需要断开时及时切断电流。

3.2 调整开关器件的工作频率

SIC芯片的驱动电压还可以用于调整开关器件的工作频率。通过改变驱动电压的频

率和占空比，可以实现对开关器件的电流波形进行精确控制，从而满足不同应用场景下的需求。

SiC功率半导体器件的优势和发展前景专题培训课件

下面就一些SiC典型器件对其优势进行分析:
1) P-i-N二极管
P-i-N二极管是广泛采用的电力电子高压整流元件。Si 的P-i-N二极管主要靠厚的本征i飘移区维持反向高压,厚的本征i区增加了正向导通压降。对于SiC的情形,在相同反向耐压时,飘移区的掺杂浓度可以高很多,其厚度比Si 器件的薄很多(见下表),由此可以得到低的正向导通损耗。
示例
最小导通电阻
当今水平（T-MAX):
导
Si-MOSFET: 560 mΩ
通
SiC-FET: 50 mΩ (6 mΩ)
电阻
Ωcm²
理论极限（T-MAX):
Si-MOSFET: ≈ 400 mΩ SiC-FET: ≈ 1 mΩ
击穿电压/V
3) SiC的热导率高（是Si的2.5倍, GaAs的8 倍），饱和电子漂移速度高（是Si 及GaAs的2 倍）,适合于高温高频工作。
碳化硅和硅性质比较的图示
硅--面心立方晶体碳化硅--立方晶体(一种)和六方晶系（4H,6H等多种)
击穿范围(MV/cm) 导热性（W/cmK) 电子迁移率(*10³cm²/Vs) 饱和速（* 1 0 7 cm/s）带隙（eV）
SiC同Si一样,可以直接采用热氧化工艺在 SiC表面生长热SiO2,由此可以同Si一样, 采用平面工艺制作各种SiC MOS相关的器件, 包括各种功率SiC MOSFET及IGBT。与同属第三代半导体材料的ZnO、GaN等相比， SiC已经实现了大尺寸高质量的商用衬底，以及低缺陷密度的SiC同质或异质结构材料, 它们为SiC功率半导体器件的产业化奠定了良好的基础。

宽禁带半导体电力电子器件

宽禁带半导体电力电子器件
目录
• 引言 • 宽禁带半导体材料 • 宽禁带半导体电力电子器件的种类 • 宽禁带半导体电力电子器件的应用 • 宽禁带半导体电力电子器件的挑战与前景 • 结论
01 引言
宽禁带半导体的定义
宽禁带半导体
指禁带宽度较大的半导体材料，通常禁带宽度大于2.3eV。常见的宽禁带半导体材料包括硅碳化物（SiC）、氮化镓（GaN）和氧化锌（ZnO）等。
加强基础研究
深入研究宽禁带半导体材料的物理机制和特性，为电力电子器件的性能提升和应用拓展提供理论支持。
创新设计理念
探索新型电力电子器件结构和设计理念，以进一步提高器件性能和降低能耗。
拓展应用领域
推动宽禁带半导体电力电子器件在新能源、智能电网、电动汽车等领域的应用，发挥其高效、节能的优势。
加强国际合作
宽禁带半导体的特性
宽禁带半导体具有高击穿电场、高电子饱和速度、高热导率等特点，使得宽禁带半导体在电力电子器件中具有高频率、高功率和高效率等优势。
宽禁带半导体在电力电子领域的应用
高效电力转换
智能电网
宽禁带半导体电力电子器件可以实现高效电力转换，广泛应用于电动汽车、风电、光伏等领域。
宽禁带半导体电力电子器件可以实现智能电网中的高速、大容量信号传输和控制，提高电网的稳定性和可靠性。
高电子饱和迁移速

si基sic和 sic功率器件

Si基(SiC)和SiC功率器件是当前研究和应用的热点之一。Si基(SiC)是指以硅碳化物(SiC)材料为基础的半导体材料。SiC功率器件是指利用SiC材料制造的功率电子器件。SiC材料具有很高的热导率、较小的导通损耗和较高的耐压能力，因此被广泛应用于高温、高压和高频等特殊环境下的功率电子领域。

Si基(SiC)作为一种半导体材料，具有很高的热导率和较小的导通损耗。相比于传统的硅(Si)材料，SiC材料的热导率约为硅的三倍，这意味着在高温环境下，SiC材料可以更好地散热，减少功率器件的温升，提高器件的可靠性和寿命。而且，由于SiC材料的导通损耗较小，功率器件在工作时可以减少热能的损失，提高能量利用效率。

SiC材料具有较高的耐压能力。SiC材料的击穿电压约为硅的10倍，这意味着SiC功率器件可以承受更高的工作电压，从而在高压环境下稳定工作。这对于电力电子设备来说尤为重要，特别是在电力变换和传输领域。SiC功率器件的高耐压能力可以减少电力损耗，提高系统的效率，同时也可以减少设备的体积和重量。

SiC材料还具有较高的热稳定性和抗辐射能力。在高温环境下，SiC 材料的性能相对稳定，不易发生氧化和热应力等问题。这使得SiC 功率器件可以在恶劣的工作环境下可靠地工作，例如航空航天、核能和工业高温等领域。另外，SiC材料还具有较高的抗辐射能力，

可以在核电站等辐射环境下使用，确保设备的稳定性和安全性。

SiC功率器件具有很多应用领域。首先，SiC功率器件在电动汽车和混合动力车辆中得到广泛应用。由于SiC功率器件具有较小的导通损耗和较高的耐压能力，可以提高电动汽车的续航里程和充电效率。其次，SiC功率器件在太阳能和风能等可再生能源领域也有重要应用。由于SiC功率器件的高效率和稳定性，可以提高可再生能源的转换效率和电网的稳定性。此外，SiC功率器件还可以用于高速列车、船舶和航天器等领域，提供高效率和高可靠性的功率电子解决方案。

sic mosfet 器件手册解读

一、SIC MOSFET器件简介

1. 介绍SIC MOSFET器件的基本结构和工作原理

2. 分析SIC MOSFET器件的优势和应用领域

二、SIC MOSFET器件的性能参数解读

1. 主要包括导通特性、开关特性、静态特性和动态特性等方面的参数

2. 对每个性能参数进行详细解读和分析

三、SIC MOSFET器件的设计与制造工艺

1. 介绍SIC MOSFET器件的设计流程和关键技术

2. 分析SIC MOSFET器件的制造工艺及其对器件性能的影响

四、SIC MOSFET器件在电力电子领域的应用

1. 分析SIC MOSFET器件在变流器、逆变器、充电桩等领域的应用

2. 探讨SIC MOSFET器件在电力电子领域的发展趋势

五、SIC MOSFET器件的可靠性与封装技术

1. 分析SIC MOSFET器件的可靠性测试技术和参数

2. 探讨SIC MOSFET器件的封装技术及其对器件可靠性的影响

六、SIC MOSFET器件的市场前景与发展趋势

1. 分析SIC MOSFET器件在全球范围内的市场占有率和竞争态势

2. 探讨SIC MOSFET器件的未来发展趋势和发展方向

七、结语

总结SIC MOSFET器件的特点和优势，展望其在未来的应用前景。一、SIC MOSFET器件简介

SIC MOSFET器件是一种新型的金属氧化物半导体场效应晶体管，基

于碳化硅（SiC）材料制造。相比传统的硅基MOSFET器件，SIC MOSFET器件具有更低的导通损耗、更快的开关速度、更高的工作温

度和更好的耐压性能，适用于高压高温环境下的电力电子系统和射频

sic功率芯片生产工序_解释说明以及概述

sic功率芯片生产工序解释说明以及概述

1. 引言

1.1 概述：

本篇长文旨在探讨SIC功率芯片的生产工序并进行解释说明。SIC（碳化硅）功率芯片作为一种新兴的半导体器件，具有高温、高频、高压等特点，广泛应用于电力电子领域。对于理解和掌握SIC功率芯片的生产工序，能够帮助人们更好地了解其制造过程，进一步推动相关技术与行业的发展。

1.2 文章结构：

本文分为四个主要部分：引言、SIC功率芯片生产工序解释说明、SIC功率芯片生产工序概述以及结论。在引言部分，我们将对文章整体内容进行概述，并介绍各个章节的内容安排。接下来的章节将详细介绍SIC功率芯片生产工序的具体步骤和关键要点。最后，在结论部分，我们将总结所述内容，并提出改进建议，展望未来的发展趋势和影响评估。

1.3 目的：

本篇长文的目标是全面而详尽地介绍SIC功率芯片生产工序。通过深入剖析每个环节，并阐明其原理和作用，我们旨在为读者提供一个全面了解SIC功率芯片制造过程的参考资料。同时，通过总结和展望，我们也希望能够激发研究人员对于

SIC功率芯片生产工艺的改进与创新，并促进相关技术与应用的发展。

2. sic功率芯片生产工序解释说明：

2.1 工序简介:

在sic功率芯片的生产过程中，需要经历一系列的工序。这些工序包括原材料准备与处理以及芯片制造过程。通过这些工序，我们能够将原材料转化为功能完整且可靠的sic功率芯片。

2.2 原材料准备与处理:

在开始制造sic功率芯片之前，必须对原材料进行准备和处理。这些原材料主要由硅碳化物和其他必要成分组成。首先，根据特定的设计需求，需要选择适当的原材料，并确保其质量符合要求。

电力电子器件ppt课件

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基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
■宽禁带半导体材料的特点 ◆百度文库受高电压、低通态电阻 ◆更好的导热性能和热稳定性 ◆耐受更高的高温和辐射
基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
■宽禁带半导体材料的特点 ◆SiC MOSFET的特点
☞ 开通速度与IGBT和MOSFET差不多，但是反并联二极管恢复速度更快
电力电子技术
2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——电力二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 ■宽禁带半导体材料
耐压等级与导通电阻的矛盾
通流能力与开关速度的矛盾
基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
■宽禁带半导体材料 ◆禁带宽度在3.0电子伏特左右及以上的半导体材料 ◆ 硅的禁带宽度为1.12电子伏特（eV） ◆ 典型的是碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石等
LDMOS
■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ☞一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成

si基sic和 sic功率器件

Si基SIC（Silicon-based Silicon Carbide）是一种新型的功率器件材料，由硅和碳化硅组成。它具有优异的电学性能和热学性能，被广泛应用于高功率电子器件和电力系统中。

SIC功率器件是利用Si基SIC材料制成的功率电子器件。与传统的硅功率器件相比，SIC功率器件具有更高的工作温度、更高的电压和电流承受能力以及更低的导通和开关损耗。这使得SIC功率器件在高温、高频和高压力环境下表现出色，并具有更高的效率和可靠性。

Si基SIC材料具有较高的热传导能力和较低的导通电阻，这使得SIC功率器件能够在高功率密度和高温环境下工作。此外，SIC材料的宽禁带宽度和高电场饱和漂移速度使得SIC功率器件具有较低的开关损耗和较高的开关速度，从而提高了系统的效率。

SIC功率器件的应用领域非常广泛。在电力系统中，SIC功率器件可以用于高压直流输电、变压器和电机的控制等方面。在工业领域中，SIC功率器件可以应用于高频电源、工频变频器、电动汽车充电桩等高功率应用中。此外，SIC功率器件还可以用于军事领域和航空航天领域，提供高温高功率的工作环境。

Si基SIC材料的制备方法多种多样，包括化学气相沉积、物理气相沉积、激光热解、分子束外延等。这些方法可以制备出不同结构和

性能的SIC材料，以满足不同领域的需求。

虽然SIC功率器件具有诸多优势，但也存在一些挑战和问题。首先，SIC材料的制备成本较高，限制了其大规模应用。其次，SIC功率器件的制造工艺相对复杂，对制造工艺的控制要求较高。此外，SIC 材料的界面和表面缺陷也会影响器件性能和可靠性。

《SiC碳化硅》课件

汽车工业
用于制造电动车辆的电池管理系统和充电设备，提高动力传输效率。
工业加热
用于制造高温炉、电加热元件等，提高加热效果和工作寿命。
SiC碳化硅的制备方法
1
碳化硅晶体生长
通过物理气相沉积或溶液溶胶法实现碳化硅晶体的制备。
2
碳化硅粉末制备
通过高温反应或石墨化学气相沉积法制备碳化硅粉末。
3
碳化硅材料成型
市场认知度提升
2
产成本相对较高。
需要加强行业宣传和市场教育，提高
碳化硅的知名度和应用广度。
3
技术创新和升级
持续研发新的制备方法和材料改性技术，提高碳化硅材料的性能。
结论和总结
SiC碳化硅作为一种重要的新兴材料，具有广泛的应用前景。在克服挑战和持续发展的同时，碳化硅将在多个领域发挥重要作用。
通过烧结、热压或立体堆积工艺将碳化硅粉末制备成材料。
SiC碳化硅的市场前景
能源领域
应用于新能源设备和高效电力转化系统，具有广阔的市场前景。
汽车领域
随着电动汽车市场的发展，对碳化硅的Hale Waihona Puke Baidu求将显著增加。
工业应用
在高温、高频、高功率领域应用广泛，市场潜力巨大。
SiC碳化硅的挑战与发展趋势
1
材料制备难度
碳化硅的制备技术和设备要求高，生

SiC肖特基势垒二极管学习PPT教案

SiC肖特基势垒二极管学习PPT教案
2024/1/24
1
目录
• 引言 • SiC肖特基势垒二极管基本原理 • SiC肖特基势垒二极管制造工艺 • SiC肖特基势垒二极管性能评估
2024/1/24
2
目录
• SiC肖特基势垒二极管应用领域 • SiC肖特基势垒二极管产业发展现状
与趋势 • 实验环节：SiC肖特基势垒二极管性
2024/1/24
轨道交通
在轨道交通领域，SiC肖特基势垒二极管可用于牵引变流器、辅助电源等关键设备中，提高轨道交通的运行效率和安全性。
23
06
SiC肖特基势垒二极管产业发展现状与趋势
2024/1/24
24
国内外产业发展现状对比
01
产业规模
02
企业数量
国内SiC肖特基势垒二极管产业规模较小，但增长速度较快；国外产业规模较大，技术成熟，市场占有率高。
按照设定的测试参数进行测试，记录实验数据。
2024/1/24
34
实验步骤和操作规范
2024/1/24
35
实验步骤和操作规范
2024/1/24
01
4. 实验结束
02 在完成所有测试项目后，关闭测试仪器电源。
03
整理实验现场，将实验设备和测试仪器归位。
04
提交实验报告，包括实验数据、结果分析和讨论等内容。

电力电子技术ppt课件

电机驱动系统性能优化与测试
探讨提高电机驱动系统性能的方法，如提高调速精度、降低噪音等，并介绍相关测试方法。
新能源发电系统实例
新能源发电技术概述
介绍太阳能、风能等新能源发电技术的基本原理和发展趋势。
新能源发电系统组成与设计
详细阐述新能源发电系统的组成部分，包括光伏电池板、风力发电机、储能装置和逆变器等，并介绍各部分的设计方法和选型依据。
详细阐述智能电网中的关键技术应用，包括先进计量体系（AMI）、需求响应管理（DRM）、分布式能源接入与管理等。
智能电网与电力电子技术的融合
分析智能电网与电力电子技术的关系，探讨电力电子技术在智能电网中的应用前景和挑战。
智能电网案例分析与展望
通过具体案例分析智能电网的实际应用效果，展望智能电网未来的发展方向和趋势。
新能源发电系统控制策略
分析新能源发电系统的控制策略，如最大功率点跟踪（ MPPT）、并网控制等。
新能源发电系统性能评估与优化
探讨新能源发电系统性能评估指标和方法，以及提高系统性能的优化措施。
智能电网技术应用实例
智能电网概述
介绍智能电网的基本概念、技术特点和发展趋势。
智能电网关键技术应用
03
02
优点
能够实现快速、无级调节负载功率。
应用领域
电加热、电焊机等。

新型电力电子器件—碳化硅

Johnson 优良指数(JFM)表示器件高功率、高频率性能的基本限制
KFM 表示基于体管开关速度的优良指数质量因子 1(QF1)表示电力电子器件中有源器件面积和散热材料的优良指数 QF2则表示理想散热器下的优良指数 QF3 表示对散热器及其几何形态不加任何假设状况下的优良指数 Baliga 优良指数 BHFM 表示器件高频应用时的优良指数。
碳化硅 IGBT
在碳化硅 MOSFET器件中，其通态电阻随着阻断电压的上升而迅速增加。在高压领域，碳化硅 IGBT 器件将具有明显的优势。由于受到工艺技术的制约，碳化硅 IGBT 的起步较晚，高压碳化硅 IGBT 面临两个挑战：第一个挑战与碳化硅 MOSFET 器件相同，沟道缺陷导致的可靠性以及低电子迁移率问题；第二个挑战是N 型 IGBT 需要 P 型衬底，而 P 型衬底的电阻率比N 型衬底的电阻率高 50 倍。因此， 1999 年制成的第一个 IGBT 采用了 P 型衬底。经过多年的研发，逐步克服了 P 型衬底的电阻问题， 2008 年报道了13 kV 的 N 沟道碳化硅 IGBT 器件，比导通电阻达到 22 mΩ·cm2。
三菱公司报道的 1.2 kV 碳化硅 MOSFET 器件的导通比电阻为 5 mΩ·cm2，比硅基的CoolMOS的性能指数好 15~20 倍。美国 Cree 公司报道了 8.1 mm*8.1 mm、阻断电压 10 kV、电流 20 A 的碳化硅 MOSFET 芯片，其正向阻断特性如图 3 所示。通过并联这样的芯片得到的模块可以具备 100 A 的电流传输能力。该器件在 20 V 的栅压下的通态比电阻为 127 mΩ·cm2，同时具有较好的高温特性，在200 ℃条件下，零栅压时可以实现阻断 10 kV 电压。在碳化硅 MOSFET 的可靠性研究方面，有研究报道了在 350 ℃下碳化硅栅氧层具有良好的可靠性。

电力电子中的碳化硅SiC

SiC in Power Electro nics

Volker Demuth, Head of Product Ma nageme nt Compo nent, SEMIKRON Germa ny

据预测，采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。风电和牵引应用可能

会随之而来。到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元［1］。在某些市场，如太阳能，SiC器件

已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。传统功率硅技术中，I GBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是最先进的。硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET同时动态损耗非常小。有了SiC，

传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。作为一个额外的优势，SiC具有比硅高

3倍的热传导率。连同低功率损耗，SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料。目前可用的设计是SiC混合

模块（IGBT和SiC肖特基二极管）和全SiC模块。

SiC混合模块

SiC混合模块中，传统IGBT与SiC肖特基二极管一起开关。虽然SiC器件的主要优势是与低动态损耗相关，但首先讨论SiC肖特基二极管的静态损耗。通常情况下，SiC器件的静态损耗似乎比传统的硅器件更高。图 1.a显示