SiC介绍讲解

5.47
SiC半导体特点
•2性能：
泄露电流低、 抗辐射性强、 耐高压、高温
高频、高速
散热好，提 高集成度
SiC电力电子材料
衬底：单晶
美国Cree公司2007年研发出100mm的SiC衬底，2010年8月 研发出150mm的SiC衬底。日本2009年开始提供50-100mm 的SiC衬底。 以美国的三家公司(Cree,Dow Corning,II-VI)占有全球90%～ 95%的产量。 因为SiC材料和器件的制备工艺难度大、成品率低,所以价格 较高。2009年3月起至6月间,其2英寸的4H,6H型SiC晶片价格 为150～ 250美元/片。 中国企业对SiC晶片的应用还很少，处于刚起步阶段。
硬度高、切削力强
耐高温、热传导性好
高击穿场、高载流 子饱和速度
SiC半导体特点
•1 宽禁带：
禁带宽度：非常窄的一般是金属，反之一般是绝缘体。 半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。
例子：
材料
禁带宽度（ev）
Ge
0.66
Si
1.12
GaAs（砷化镓）
1.42
SiC
3.24
金刚石（一般为绝缘体）
SiC
PJY2016.01.22
SiC 碳化硅
•1905年首次在陨石中发现少量碳化硅。 •迄今尚未找到可供开采的矿源。 •中国有碳化硅冶炼企业200多家，年生产能力200万吨。
碳化硅应用分布
主要应用于钢铁冶炼、陶瓷烧制、耐 火材料、太阳能光伏组件、磨具磨料、电 子、化工等。
SiC（碳化硅）特点
• NPT技术:拖尾电流小
• 沟槽栅+电场终止层 技术
•2. SiC MOSFET、SiC BJT、 SiC IGBT 等器件还 不成熟，未批量生产。
SiC器件
抵御太空中强大的 射线辐射，承受较 大的核战或强电磁 干扰
法国调查数据表明从2005年-2009年SiC器件市场的年增 长率为27%,从2010年-2015年的年增长率将为60%～ 70%。
总结ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
研磨材料。做磨 具,如砂轮、磨头等, 玉器珠宝、玻璃石 材、合金、电子元 件等的研磨及抛光、 太阳能电池基板的 切割、建筑筑路等。
作为高温间接加 热材料和冶金脱氧 剂等,制成耐热、体 积小、重量轻、强 度高和节能效果好 的高级耐火材料。
用于制造半导体 的高纯度单晶材料。 光伏逆变器、风力 发电、混合动力/全 电汽车、民用输配 电和航空航天等领 域。
SIC电力电子器件
•1. 最成熟的SiC器件：肖特基势垒二极管（SiC单 极二极管）
•日本丰田 SiC二极管逆变器：混合动力汽车和电动汽车设备中。 •日本关西电力公司将开发的SiC逆变器用于阳光发电。 •欧洲STMicroelectronics公司的SiC二极管被用于电源管理。 •德国Infineon公司 SiC二极管 在平板显示器和计算机的电源中应用。
• SiC材料、器件的研究和应用正处于发展的 初期，还面临着许多问题与挑战，如果突破技术 难点、降低成本，那么SiC器件必定会在电力电 子相关领域迅速普及。
IGBT 简化等效电路
•IGBT 擎住效应（自锁 效应）
IGBT拖尾电流
少子寿命
IGBT技术发展：
• PT技术（引入寿命控 制，但会随着温度升 高而增大）