SiC功率器件的现状与展望！

碳化硅（SiC）功率器件具有提高效率、动态性能和可靠性的显著优势电子和电气系统。回顾了SiC功率器件发展的挑战和前景

多年来，衬底质量得到了改善。硅和碳化硅单极和双极电源的电压范围，基于器件模拟来确定关于导通状态电压的器件。4H-SiC单极器件优于设计电压高达5kV的所有硅器件和设计电压高至5-6kV的所有SiC双极器件温度高达150°C。SiC单极器件的低端被确定为大约200V的设计电压通过将衬底的厚度减小到100µm来降低衬底电阻。减少通道的影响示出了4H-SiC和3C-SiC DMOSFET的特定导通电阻上的迁移率。已经证明3C-SiC与电压范围低于1.2kV的4H-SiC-DMOSFET相比，DMOSFETs可能是更好的选择，沟道迁移率和较大的衬底尺寸在不久的将来可在3C-SiC多型中获得。

碳化硅是一种宽带隙（WBG）半导体其电子和物理特性有望成为半导体器件性能的质的飞跃。这个新世纪的开始代表着SiC基器件的商业化得益于在过去十年中世界各地的实验室宣布产品发布和材料数量生产商已经翻了四倍。

新兴的碳化硅器件面临着

电力设备的应用

电力电子市场在实践中完全由硅器件（图1和2）。碳化硅功率器件具有很有可能进入主流应用程序和捕获市场重要部分的能力，SiC的特定材料特性转化为高电子电力系统的附加值。特别高电场击穿结合合理的高电子迁移率和高热传导率转化为提高效率、动态性能和可靠性电子和电气系统。这是相对直接的设想节省与设备的工作温度远高于125°C的典型硅功率器件以及降低的噪声，

由于操作大大增加，系统的尺寸和重量频率克服这两个限制一直是人们所希望的尤其是在1kV以上的高压应用中必须使用硅器件。这样的设备一定很慢并且由于使其成为限制性成分的回收费用在许多系统的性能中。

WBG半导体的系统优势

通常，SiC功率器件具有单极器件较低的导通电压降（较低的比导通电阻）以及优异的动态特性、高双极器件的开关速度和低损耗极低的恢复电流。此外，它们在理论上具有处理100次的潜力更高的功率密度使得更高的封装密度成为可能器件芯片和功率器件尺寸的减小，短SiC器件在所有应用中都是一个明显的选择低罗恩（可选低传导损耗）、高频（可选低开关损耗）和工作温度高于150°C（可选。降低的冷却需求）导致显著的系统效益。

SiC器件发展趋势

从器件角度看SiC电子学面临的挑战

SiC器件中的电流密度和高功率密度。可能很好是要使用的SiC器件的特定特性

主要是在高功率密度下。有几个因素

向高功率密度方向驱动：a）无小缺陷芯片面积和高材料成本，b）需要高电流密度对于导通状态电压的正温度系数漂移区电阻的低电阻贡献，c）高比结电容，d）高最大结温度和高热导率。同时SiC器件似乎是理想的未来高功率密度系统的设备

总体系统角度SiC的外观市场上的电力设备将带来并加速新的包装、无源元件领域的发展（电容器）、电路和系统设计以及

从器件角度看SiC电子学面临的挑战。

审核编辑：汤梓红