sic功率器件关键科学问题.docx
SiC功率器件关键科学问题SiC是一种由硅（Si）和碳（C）构成的半导体化合物，它属于宽带隙（WBG）材料家族。其物理键非常牢固，使得半导体允许SiC器件在结温高于硅的结温。在电力应用中，碳化硅的主要优点是它的低漂移区电阻，这是高压电力设备的关键硅碳化硅功率器件以其优异的物理、电子性能正推动着电力电子技术的根本性变革。虽然这种材料早已为人所知，质量高。近年来，高温晶体生长技术的研究受到了国内外学者的关注。虽然SiC具有不同的多晶结构（又称多晶结构），化硅片。1 .碳化硅的主要特性是什么？这种材料是由硅和碳组合而成的优异的机械、化学和热学性质。热传导系数大。良好的抗热震性能和热膨胀。电源和开关损耗小。能源效率高运转频率和温度（工作温度可达200）模头大小（相同的击穿电压）特征体二极管（MOSFET器件）优秀的散热管理,减少冷却需求。延长使用寿命。2 .碳化硅在电子领域的应用是什么？碳化硅是一种非常适合电力应用的半导体，主要是因为它能承受高电压十倍，高达硅的可用电压。以碳化硅为基础SiC二极管和晶体管还能在较高的频率和温度下工作，而不影响可靠性。SiC器件的主要应用，如肖特基二极管。3 .为何SiC在功率应用中克服了Si?虽然硅是电子领域应用最广的半导体，但也开始显示出一些局限性，尤其是在大功率应用中。与这些应用有关的一子器件可以更小、更快、更可靠。与其它半导体半导体相比，它还能使用更高的温度、电压和频率。尽管硅带隙在1.12eV左右,但是碳化硅的带隙值大约是3.26eV的3倍左右。4 .碳化硅为何能承受这么高的电压？电源设备，特别是MOSFET必须能够承受极高的电压。因为电场的介电击穿强度大约是硅的十倍，因此SiC可以达层可以变得很薄。流层越薄，电阻就越小。从理论上讲，在高电压下，漂移层的单位面积电阻可降至硅电阻的1/3005 .为何SiC在高频方面优于IGBT?就功率而言，过去主要使用IGBT和双极晶体管来降低高击穿电压时的导通电阻。但是，这些装置会产生很大的开关垒二极管和MoSFET等器件，高电压、低导通电阻、快速工作。6 .SiC材料的掺杂使用了哪些杂质？纯粹的碳化硅与电绝缘体相似。SiC通过控制杂质和掺杂剂的加入，能起到半导体的作用。P型半导体可通过掺杂铝具有导电性能，但在其它条件下，它不具有导电能力，这取决于电压或红外线、可见光和紫外光等因素。碳化硅不同此，SiC是一种适用于功率器件的材料，能克服硅的限制。7 .碳化硅如何取得比硅更好的热管理？另外一个重要参数是导热系数，它是半导体释放热量的方式。当半导体不能有效散热时，器件可承受的最大工作电1490Wm-K,而硅的导热系数为150W/K。8 .SiC反向恢复时间与SiMOSFET比较如何？SiCMOSFET和SiCMOSFET一样，是一种内体二极管。主二极管提供的一个主要限制条件是非预期的反向恢复行为(trr)是定义MOSFET特性的一个重要指标。图2所示为100OV硅基MOSFET与以SiC为基础的MOSFET的trr的比较。可且能量损失极小。9 .为什么软关闭对短路保护很重要？短路耐受时间(SCWT)是SiCMOSFET的另一个重要参数。因为SiCMOSFET在芯片上很小的面积和很高的电流密度Vgs=18V,对于T0247封装的I.2kVM0SFET,大约可以达到8T0so随VgS的减小，饱和电流降低，耐受时间延长很短，在关断率VgS较高时，idl/dt将导致严重的电压尖峰。为此，应采用软关断方式逐步降低栅压，以避免过电压10 .为什么隔离门驱动器是更好的选择？很多电子设备是低压和高压电路，它们相互连接，执行控制和供电功能。举例来说,牵引逆变器通常包括低电压的电路)。当控制器处于初级侧时，如果没有隔离栅，则利用反馈信号从高压端产生反馈信号。隔离栅将电路从一次侧隔止不必要的交流或直流信号从一方传到另一方，从而破坏功率元件。
