碳化硅,是一种无机物,化学式为SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。
其结合力非常强,在热、化学、机械方面都非常稳定。SiC存在各种多型体(多晶型体),它们的物理特性值各有不同。
碳化硅(SiC)材料是功率半导体行业主要进步发展方向,用于制作功率器件,可显着提高电能利用率。
SI器件和SIC器件的比较两者主要是性能不同。SiC是什么? 碳化硅(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SiC可以工作于650℃以上的高温环境,并具有极好的抗辐射性能。相比于Si器件,SiC功率器件的优势:作为一种宽禁带半导体材料,SiC对功率半导体可以说是一个冲击。这种材料不但击穿电场强度高、热稳定性好,还具有载流子饱和漂移速度高、热导率高等特点。具体来看,其导热性能是Si材料的3倍以上在相同反压下,SiC材料的击穿电场强度比Si高10倍,而内阻仅是Si片的百分之一。SiC器件的工作温度可以达到600℃,而一般的Si器件最多能坚持到150℃。因为这些特性,SiC可以用来制造各种耐高温的高频大功率器件,应用于Si 器件难以胜任的场合。以SiC肖特基二极管为例,它是速度最快的高压肖特基二极管,无需反向恢复充电,可大幅降低开关损耗、提高开关频率,适用于比采用硅技术的肖特基二极管高得多的 *** 作电压范围,例如,600V SiC肖特基二极管可以用在SMPS中,300V SiC肖特基二极管可以用作48~60V快速输出开关电源的整流二极管,而1,200V SiC肖特基二极管与硅IGBT组合后可以作为理想的续流二极管。采用硅材料的MOSFET在提高器件阻断电压时,必须加宽器件的漂移区,这会使其内阻迅速增大,压降增高,损耗增大。阻断电压范围在1,200~1,800V的硅MOSFET不仅体积大,而且价格昂贵。IGBT虽然在高压应用时可降低导通功耗,但若开关频率增加时,开关功耗亦随之增大。因此IGBT在高频开关电源上亦有其本身的限制。而用SiC做衬底的MOSFET,可轻易做到1,000~2,000伏的MOSFET,其开关特性(结电容值,开关损耗,开关波型等)则与100多伏的硅MOSFET相若,导通电阻更可低至毫欧值。在高压开关电源应用上,完全可取代硅IGBT并可提高系统的整体效率以及开关频率。价格差异:单就Si器件和SiC器件的价差来看,确实有较大的差异,但如果从SiC器件带来的系统性能提升来看,将会发现其带来的总体效益远远超过两类器件的价差。在SiC特别适合的高压应用中,如果充分发挥SiC器件的特性,这一整体优势表现得非常明显。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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