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SiC

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SiC是一种Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体材料,具有多种同素异构类型。其典型结构可分为两类:一类是闪锌矿结构的立方SiC晶型,称为3C或β-SiC,这里3指的是周期性次序中面的数目;另一类是六角型或菱形结构的大周期结构,其中典型的有6H、4H、15R等,统称为α-SiC。与Si相比,SiC材料具有更大的Eg、Ec、Vsat、λ。大的Eg使其可以工作于650℃以上的高温环境,并具有极好的抗辐射性能.
SiC是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料,作为Si等半导体材料的重要补充,可制作出性能更加优异的高温(300~500℃)、高频、高功率、高速度、抗辐射器件。SiC高功率、高压器件对于公电输运和电动汽车等节能具有重要意义。Silicon(硅)基器件的发展,未来已没有可突破的空间了,目前研究的方向是SiC(碳化硅)等下一代半导体材料,这种新器件将在今后5~10年内出现,它的出现会产生革命性的影响。在用这种新型半导体材料制成的功率器件,性能指标比砷化镓器件还要高一个数量级,碳化硅与其他半导体材料相比,具有下列优异的物理特点: 高的禁带宽度,高的饱和电子漂移速度,高的击穿强度,低的介电常数和高的热导率。上述这些优异的物理特性,决定了碳化硅在高温、高频率、高功率的应用场合是极为理想的半导体材料。在同样的耐压和电流条件下,SiC器件的漂移区电阻要比硅低200倍,即使高耐压的 SiC场效应管的导通压降,也比单极型、双极型硅器件的低得多。而且,SiC器件的开关时间可达10nS量级,并具有十分优越的 FBSOA。
Silicon(硅)基器件的发展,未来已没有可突破的空间了,目前研究的方向是SiC(碳化硅)等下一代半导体材料,这种新器件将在今后5~10年内出现,它的出现会产生革命性的影响。在用这种新型半导体材料制成的功率器件,性能指标比砷化镓器件还要高一个数量级,碳化硅与其他半导体材料相比,具有下列优异的物理特点:高的禁带宽度,高的饱和电子漂移速度,高的击穿强度,低的介电常数和高的热导率。上述这些优异的物理特性,决定了碳化硅在高温、高频率、高功率的应用场合是极为理想的半导体材料。在同样的耐压和电流条件下,SiC器件的漂移区电阻要比硅低200倍,即使高耐压的 SiC场效应管的导通压降,也比单极型、双极型硅器件的低得多。而且,SiC器件的开关时间可达10nS量级,并具有十分优越的 FBSOA。
SiC材料可以让器件具有迄今为止设计工程师们梦寐以求却不能得到的出色特性。其最重要的优点包括以下几个方面:
● 工作结温高达225℃,而相应的漏电流只有适度的增加。由于本质上不会出现热偏移(thermal run-away),故可以在很高的结温下可靠的工作。
● 没有正向或反向恢复,故即使在高温下以高频工作时,也没有开关损耗。甚至可以实现开关损耗极小、频率高达1MHz 的深度切换(hard switching)。
● 正向电阻具有正温度系数,这样就有可能安全的通过并联若干器件来提高功率。
● 能承受的击穿电压要高得多,所以能经受住高达4500V的高压。这对硅功率器件来说是不可想象的。
● 简而言之,SiC元件离梦想中的理想器件已经不远了。不妨可以这样来看,即SiC二极管与超高速硅二极管相比,恰如MOSFET晶体管与双极型器件相比。
SiC可以用来制造射频和微波功率器件,各种高频整流器,MESFETS、MOS-FETS和JFETS等。


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