宽带导电电器前展 禁半体力子件景望

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1、櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶ｄｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００３３５３ｘ２０１０ｚ１０１７宽禁带半导体电力电子器件前景展望高勇（西安卫光科技有限公司，西安７１００６５）摘要：Ｓｉ基半导体器件的性能参数已经接近理论极限，不可能再有很大的发展。宽禁带半导体电力电子器件的关键技术参数（工作电压、电流密度、工作温度和开关速度）比Ｓｉ器件有突破性的提高，已经进入商业化应用阶段，具有十分广阔的发展前景。加强宽禁带半导体电力电子器件的研发，尽早实现产业化，发挥其节能减排的社会效益

2、，对于国家的可持续发展、国防安全和国际地位都具有重要意义。关键词：宽禁带；半导体；电力电子器件；碳化硅，氮化镓中图分类号：ＴＮ３１３４；ＴＮ３２３４文献标识码：Ａ文章编号：１００３３５３Ｘ（２０１０）增刊００５９０３ＯｕｔｌｏｏｋｏｆＷｉｄｅＢａｎｄｇａｐＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｖｉｃｅｓＧａｏＹｏｎｇ（Ｘｉ’ａｎＷｅｉｇｕａｎｇＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

3、ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎｂａｓｅｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｄｅｖｉｃｅｓｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｉｍｉｔ，ａｎｄｇｒｅａｔｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｓｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅＣｏｍｐａｒｅｄｔｏｓｉｌｉｃｏｎｂａｓｅｄｄｅｖｉｃｅ，ｃｒｉｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｓｗｉｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄ）ｏｆｗｉｄｅｂａｎｄｇａｐｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｏｗｅ

4、ｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓａｒｅｍｕｃｈｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄＴｈｅｓｅｄｅｖｉｃｅｓｈａｖｅｅｎｔｅｒｅｄｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｕｓｉｎｇａｌｒｅａｄｙ．ＴｈｅｉｒｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｓｖｅｒｙｗｉｄｅＳｐｅｅｄｉｎｇｕｐｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｏｎｗｉｄｅｂａｎｄｇａｐｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓ，ｒｅａｌｉｚｉｎｇｉｔｓｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｓｓｏｏｎａｓｐｏｓｓｉｂｌｅ，ａｃｔｕａｌ

5、ｉｚｉｎｇｉｔｓｓｏｃｉａｌｂｅｎｅｆｉｔｏｆｓａｖｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｐｏｌｌｕｔａｎｔｖｅｎｔｉｎｇ，ａｒｅｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｆｏｒｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ’ｓｃｏｎｔｉｎｕａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｄｅｂａｎｄｇａｐ；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅ；ＳｉＣ；ＧａＮＥＥＡＣＣ：２５６０Ｐ有很大幅度的提升，即将成为制约未来电力电子技０引言术进一步发展的瓶颈之

6、一。要使其性能和可靠性有随着电力电子技术应用的不断发展，对电力电根本性的突破，必须在基础材料上另辟蹊径。自子器件的性能指标和可靠性的要求也日益苛刻。具２０世纪９０年代以来，经过许多研究者的不懈努体而言，要求电力电子器件具有更大的电流密度、力，宽禁带半导体材料逐渐展现出无比诱人的前更高的工作温度、更强的散热能力、更高的工作电景。压、更低的导通压降和更快的开关时间；对于航天和军事应用而言，还要有更强的抗辐照能力。特别１宽禁带电力电子器件的优越性是对于航天、航空、舰船、输变电、机车、装甲车ＳｉＣ，ＧａＮ，ＡｌＮ以及

7、ＡｌＧａＮ等宽禁带半导体材辆等使用条件恶劣的应用领域，以上要求更为迫料受到了愈来愈多的关注，成为新材料、新器件研切。究的热点。随着研究的深入，宽禁带半导体材料展目前广泛采用的Ｓｉ电力电子开关器件经过近现出一系列让Ｇｅ，Ｓｉ和ＧａＡｓ等传统半导体材料望６０年的发展，性能已经趋近其理论极限，难以再尘莫及的优点。Ｊｕｌｙ２０１０ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ３５Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ５９高勇：宽禁带半导体电力电子器件前景展望櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶

8、櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶１１卓越的高温性能单位已相继建立了宽禁带半导体材料与器件实验高温下本征载流子浓度增加，造成ｐｎ结反向室，取得了一系列研究成果。电流随温度增加，是限制半导体芯片高温工作的决２１ＳｉＣ肖特基二极管定性因素。宽禁带半导体材料的本征载流子浓度远在国外，ＳｉＣ肖特基二极管已于２００１年开始商远低于传统半导体材料（ＳｉＣ的本征载流子浓度仅品化，目