超高压SiC功率(电力电子)器件

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1、超高压SiC功率(电力电子)器件(1)超高压SiC功率(电力电子)器件本次TCSCRM2011国际会议的最后一天，一个重要的讨论内容集中在超高压SiC功率(电力电子)器件方面。所谓超高压器件是指电压大于6500V的功率器件，其电流处理能力达到50Ao目前传统的Si基双极型功率器件包括：1GBT、GTO、Thyristor、IGCT和ET0,这些器件面临的主要问题是：(1)开关速度低,(2)器件结温低，(3)并联性能差，(4)缺乏栅极控制能力，(5)重复恢复吋间(tq)长，(6)额定电压理论上限(~10kV)低，等，其具体

2、电压等级分别为：(1)Thyristor：9000V,(2)GTO：8000V,(3)IGBT：6500V,(4)MOSFET、SBD：~100-200V。高压应用领域包括：(1)utilitygrid,(2)pulsedpower,(3)futureelectromagneticweapon,(4)protectionsystem,(5)veryhighvoltageswithesforHVDCpowertransmission,(6)windturbing,(7)powersustations,(8)Hightemp

3、erature。SiC功率半导体器件依其优势材料为基础，可开发出与Si功率器件结构类似但突破Si基电压极限的功率器件，如Thyristor、IGBT、GTO等，且具有正向电压低、数KHz开关频率、易于并联的性质。该类器件的研发主要集中在美国研发单位或机构，如位于美国V让ginia州的GeneSiC半导体公司、位于美国NC州的Cree公司、位于美国NY州的S订icon电力公司、位于美国MD州的NRL海军研究实验室、位于美国町州的Rutgers大学等。(2)SiCThyristor晶闸管器件GeneSiC半导体公司WWW<)

4、WEJno&□

5、$IThyrtrtor.2$CISIThrteeorUSCThyrMorlSOC<)・UEJno4kVSiThyrntor8.3mO

6、tha4kVSiThyristor(2)On~stateT"Vcharacteristicsof1arge_area77mm2and28mm26.5kVSiCThyristors.(2)Comparisonof25°Con-statecharacteristicsofGeneSiC"sSiCThyristorwitha4kVSiThyristor.(3)On-statevoltagedropcomparisonbetweenSiliconandSiCbipolardevicesforvariousutilityvolta

7、ges.(1)12kVlcm2SiCGTO晶闸管——Cree公司TheSiCGTOofferssignificantadvantagesoveraSiGTOduetothelargebreakdownfieldandhightemperaturecapabilityofSiC.Thehighervoltageratingrequiresathickerdriftlayer.ThelowminoritylifetimecurrentlyinSiCnecessitatestheuseofminimumthicknessoft

8、hevoltageblockinglaycr

9、asgrownwithadopingof<2X1014cm-3.Followingthiswasthen-typcbaselayer,dopedat^1X1017cm-3withthicknessof2.5um.12kVSiCGTOswithachipsizeof1cmX1cmandwithwidthof600pmn