新型半導(dǎo)體材料SiC
2006/5/23 15:33:46 電源在線網(wǎng)
SiC是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料，作為Si等半導(dǎo)體材料的重要補(bǔ)充，可制作出性能更加優(yōu)異的高溫(300～500℃)、高頻、高功率、高速度、抗輻射器件。SiC高功率、高壓器件對(duì)于公電輸運(yùn)和電動(dòng)汽車等節(jié)能具有重要意義。Silicon（硅）基器件的發(fā)展，未來(lái)已沒(méi)有可突破的空間了，目前研究的方向是SiC（碳化硅）等下一代半導(dǎo)體材料，這種新器件將在今后5～10年內(nèi)出現(xiàn)，它的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生革命性的影響。在用這種新型半導(dǎo)體材料制成的功率器件，性能指標(biāo)比砷化鎵器件還要高一個(gè)數(shù)量級(jí)，碳化硅與其他半導(dǎo)體材料相比，具有下列優(yōu)異的物理特點(diǎn): 高的禁帶寬度，高的飽和電子漂移速度，高的擊穿強(qiáng)度，低的介電常數(shù)和高的熱導(dǎo)率。上述這些優(yōu)異的物理特性,決定了碳化硅在高溫、高頻率、高功率的應(yīng)用場(chǎng)合是極為理想的半導(dǎo)體材料。在同樣的耐壓和電流條件下，SiC器件的漂移區(qū)電阻要比硅低200倍，即使高耐壓的 SiC場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通壓降，也比單極型、雙極型硅器件的低得多。而且，SiC器件的開(kāi)關(guān)時(shí)間可達(dá)10nS量級(jí)，并具有十分優(yōu)越的 FBSOA。
SiC可以用來(lái)制造射頻和微波功率器件，各種高頻整流器，MESFETS、MOS-FETS和JFETS等。SiC高頻功率器件已在Motorola公司研發(fā)成功，并應(yīng)用于微波和射頻裝置。GE公司正在開(kāi)發(fā)SiC功率器件和高溫器件(包括用于噴氣式引擎的傳感器)。西屋公司已經(jīng)制造出了在26GHz頻率下工作的甚高頻的MESFET。ABB公司正在研制高功率、高電壓的SiC整流器和其他SiC低頻功率器件，用于工業(yè)和電力系統(tǒng)。理論分析表明，SiC功率器件非常接近于理想的功率器件�？梢灶A(yù)見(jiàn)，各種SiC器件的研究與開(kāi)發(fā)，必將成為功率器件研究領(lǐng)域的主要潮流之一。但是，SiC材料和功率器件的機(jī)理、理論、制造工藝均有大量問(wèn)題需要解決，它們要真正給電力電子技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)又一次革命，估計(jì)至少還需要十幾年的時(shí)間。
SiC可以用來(lái)制造射頻和微波功率器件，各種高頻整流器，MESFETS、MOS-FETS和JFETS等。SiC高頻功率器件已在Motorola公司研發(fā)成功，并應(yīng)用于微波和射頻裝置。GE公司正在開(kāi)發(fā)SiC功率器件和高溫器件(包括用于噴氣式引擎的傳感器)。西屋公司已經(jīng)制造出了在26GHz頻率下工作的甚高頻的MESFET。ABB公司正在研制高功率、高電壓的SiC整流器和其他SiC低頻功率器件，用于工業(yè)和電力系統(tǒng)。理論分析表明，SiC功率器件非常接近于理想的功率器件�？梢灶A(yù)見(jiàn)，各種SiC器件的研究與開(kāi)發(fā)，必將成為功率器件研究領(lǐng)域的主要潮流之一。但是，SiC材料和功率器件的機(jī)理、理論、制造工藝均有大量問(wèn)題需要解決，它們要真正給電力電子技術(shù)領(lǐng)域帶來(lái)又一次革命，估計(jì)至少還需要十幾年的時(shí)間。
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