碳化硅强在哪里?

博主6年前 (2020-09-21)半导体行业故事2505

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        硅早已是大多数电子应用中的关键半导体材料,但与SiC相比,则显得效率低下。SiC现在已开始被多种应用采纳,特别是电动汽车,以应对开发高效率和高功率器件所面临的能源和成本挑战。

        电力电子朝向碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽能隙(WBG)材料发展,虽然硅仍然占据市场主流,但SiC与GaN器件很快就会催生新一代更高效的技术解决方案。

        SiC组件的知名供货商包括意法半导体(ST)、Cree/Wolfspeed、罗姆、英飞凌、安森美(OnSemi)以及三菱(Mitsubishi Electric)。

        Cree推出了首款商用900V SiC功率MOSFET以及Wolfspeed 650V碳化硅MOSFET产品组合;Microchip和ROHM均已发布SiC MOSFET和二极管;英飞凌在推出了8款650V CoolSiC MOSFET器件......由此看出各大厂商在SiC材料方面均有所布局并有着自己的发展策略。

碳化硅较硅有何性能优势?

        硅早已是大多数电子应用中的关键半导体材料,但与SiC相比,则显得效率低下。SiC现在已开始被多种应用采纳,特别是电动汽车,以应对开发高效率和高功率器件所面临的能源和成本挑战。

        SiC由纯硅和碳组成,与硅相比具有三大优势:更高的临界雪崩击穿场强、更大的导热系数和更宽的禁带。SiC具有3电子伏特(eV)的宽禁带,可以承受比硅大8倍的电压梯度而不会发生雪崩击穿。禁带越宽,在高温下的漏电流就越小,效率也越高。而导热系数越大,电流密度就越高。

        SiC衬底具有更高的电场强度,因而可以使用更薄的基础结构,其厚度可能仅为硅外延层的十分之一。此外,SiC的掺杂浓度比硅高2倍,因此器件的表面电阻降低了,传导损耗也显著减少。

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