sic电力电子技术综述

《sic电力电子技术综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第31卷第3期2011年6月固体电子学研究与进展RESEARCH&PROGRESSOFSSEV01．31，No．3Jun．，2011SiC电力电子技术综述李宇柱’(南京电子器件研究所，微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室，南京，210016)2011-03—03收稿，2011—05一10收改稿摘要：与硅相比，4H—SiC材料具有高功率、耐高温、高频、高集成度、高效率、高抗辐射等优势，是制作电力电子器件的理想材料，近十年以来SiC电力电子器件性能不断提高。回顾了SiC电力电子器件的发展，总结了材料、工艺和

2、器件所面对的技术问题。笔者认为SiCJBS二极管和MOSFET将成为SiC的主流器件，将在今后十年内获得长足的发展。关键词：4H—SiC；电力电子器件中围分类号：TN311+．8；TN304．054文献标识码：A文章编号：I000—3819(2011)03—0213-05AReviewof4II—SiCPowerElectronicDevicesLIYuzhu(ScienceandTechnologyOnMonolithicIntegratedCircuitsandModulesLaboratory，Nanjin

3、gElectronicDevicesInstitute，Nanjing，210016，CHN)Abstract：ComparedwithSilicon，4H—SiCisasuperiormaterialforpowerdevices．Withwideband—gap，highthermalconductivityandhighcriticalelectricfield，4H—SiCisagoodcandi—dateforhigh—power，high—temperature，high—frequency，low—

4、lossandradiation—hardapplica—tions．Thispaperreviewsthedevelopmentof4H—SiCmaterialandpowerdevicetechnologyfortherecent10years，withemphasisonthebottle—necktechnologyproblems．Keywords：4H-SiC；powerdevicesEEACC：2520M；2530D；2550；2560H引言SiC(文中SiC均指4H—SiC)作为新型半导体材料，具

5、有非常优异的材料特性。SiC器件的优越性体现在其高温、高频、高压、高功率的特性。SiC的禁带宽度将近是Si的3倍，SiC还具有比Si高3倍的热导率，因此可以大幅度提高器件的工作温度。SiC器件可以提供比Si器件更高的电压(10～100倍)、更高的频率(10～100倍)和更高的系统效率(损耗降低50％以上)。因此SiC电力电子器件不仅非常适于高·联系作者：E—mail：Liyuzhu2008@yahoo．Crl端产品应用，比如电力推进、电力传输等，而且SiC器件的优势还体现在节能潜力。由于电力电子器件应用非常广泛，

6、拥有巨大的市场[1]，且SiC器件对减少碳排放具有重要的意义，近十年来国外SiC电力电子研究进展很快，已经实现产业化。而国内SiC电力电子研究比较分散落后，迫切需要国家科技计划支持。技术现状和发展趋势硅IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和二极管目前万方数据214固体电子学研究与进展31卷产品已经覆盖从300V、2A到6500V、1200A的高中低功率应用，成为电力电子的主流器件[z]。但是硅器件技术经过几十年的研究，已经发展到了极限，其导通能耗、开关能耗和可靠性这三者的优化已经没有太的空间。SiC作为新型半导体材料，

7、具有非常优异的材料特性，可以突破Si器件的局限性。SiC的禁带宽度将近是Si的3倍，可以大幅度提高器件的工作温度，SiC器件工作温度最高超过600。C。SiC具有比Si材料高一个数量级的击穿电场，因此SiC器件有很高的功率密度。SiC还具有比Si高3倍的热导率，可以使SiC器件在温度更高的环境下长时间稳定地工作。下面就从SiC材料和器件等方面详细描述国际SiC电力电子应用研究的现状，重点突出和SiCIGBT有关的难点和技术瓶颈。材料方面的介绍包括单晶衬底和外延技术；器件方面的介绍包括单极和双极器件等。1．1SiC

8、电力电子材料在体单晶材料方面，SiC单晶衬底已经商品化。目前国际上已有76．2mrn和101．6mm的SiC抛光衬底材料出售，具有批量生产能力的公司超过十家。高功率SiC器件的芯片面积很大(单胞面积>1cm2)，需要大尺寸和低缺陷的衬底材料，尤其需要很低的微管缺陷密度。在这种需要的激励之下并经过长期的技术积累，困扰SiC单晶生长研究人员多年的微管缺陷控制技术也在2004年