不同類型的碳化硅功率器件

目前市場上出現(xiàn)的碳化硅半導體包括的類型相對較多，常見的主要有二極管、金屬氧化物、半導體場效應、晶體管、晶閘管、結算場、效應晶體管等等這些不同類型的碳化硅器件，單元結構和漂移區(qū)參雜以及厚度之間存在較為明顯的差異。那么下文主要針對不同類型的碳化硅功率器件的相關內容進行分析。

碳化硅二極管

碳化硅二極管的類型可分為三種類型，分別為肖特基二極SBD、PIN二極管以及結勢壘肖特基二極管JBS這幾種類型的二極管能夠承受的電壓幾乎是4H-碳化硅單極性器件的極限，從它的耐壓度進行分析，可以發(fā)現(xiàn)它的耐壓度幾乎達到600V，所以企業(yè)進行相關產(chǎn)品的制造，在使用時它就具有極高的開關速度和低開態(tài)損耗。那么從阻斷電壓進行分析，可發(fā)現(xiàn)具有以上性能的碳化硅二極管及阻斷電壓非常低，但是反向漏電流卻可以達到較高的數(shù)值。那么使用其進行產(chǎn)品制造是通過與其他類型的二極管相比，可發(fā)現(xiàn)它更加適合適用于開關頻率比較高的電路中，目前市場上使用其進行產(chǎn)品的生產(chǎn)工作，在技術方面已達到較為成熟的狀態(tài)，特別是它具備的優(yōu)異反向恢復特性，在市場上得到了廣泛的應用。

碳化硅MOSFET

碳化硅功率MOSFET從結構的角度進行分析，它與硅功率MOSFET之間的差異無統(tǒng)計學意義。從這種產(chǎn)品的應用情況來看，使用這種類型的碳化硅功率期間進行產(chǎn)品生產(chǎn)，在電子器件方面必須要滿足動態(tài)損耗和降低靜態(tài)損耗的各項需求，除此之外還需要承受一定高度的浪涌電流，因為浪涌電流會使得器件在使用時溫度馬上升高，所以從通態(tài)的角度來看，在電阻方面屬于偏高熱期間。而且單極功率器件的通態(tài)明顯比電阻隨其阻斷電壓的提高，呈現(xiàn)出快速增大的趨勢，那么在這一方面其他類型的二極管使用和碳化硅元器件的使用可以彌補這一缺點，所以其他類型的碳化硅原器件在這一方面有很大的改進，特別是在開關速度的改變上，甚至比功率MOSFET高。

通過對多種類型的碳化硅器件進行對比和分析，可以發(fā)現(xiàn)炭化硅晶閘管器件具有多種類型碳化硅器件的優(yōu)點，例如開關頻率快，功率處置能力高，高溫特性強等等。因為它最能將碳化硅材料的特長充分發(fā)揮出來，所以在市場上的使用概率相對較高，特別是與傳統(tǒng)的硅器件相比，可在超高溫的條件下工作，在快速開關響應速度方面和更高的阻斷能力方面，也可以滿足市場發(fā)展的需求。

針對碳化硅器件的實際使用情況進行分析，發(fā)現(xiàn)有部分類型的碳化硅器件，其通態(tài)電阻會隨著阻斷電壓的上升而迅速增加，但是這一特點并不能滿足所有產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，特別是在高壓領域的碳化硅器件，無法在該領域中正常使用。其中碳化硅IGBT器件就可以在高壓領域中使用，而且具有非常明顯的優(yōu)勢。對該類型的碳化硅器件發(fā)展情況進行分析，因受到工藝技術的影響，它的起步時間相對較晚，發(fā)展的速度向也比較慢，它在發(fā)展的過程中存在溝道缺陷導致的可靠性以及低電子遷移率的問題。但經(jīng)過多年的研發(fā)并克服相關的電阻問題之后，它在市場上的使用效果越來越好，甚至目前已經(jīng)能夠對整個電力系統(tǒng)的應用產(chǎn)生極大的影響，特別是在高溫高壓的環(huán)境下，大部分企業(yè)會選擇該類型的碳化硅器件進行產(chǎn)品的生產(chǎn)工作。

碳化硅JFET與其他類型的碳化硅期間相比具有低噪音特點，除此之外還具備高輸入阻抗和線性度好的特點，是目前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較為成熟的一種碳化硅功率器件。特別是在實際使用的過程中，遇到高溫環(huán)境時，其穩(wěn)定性遠遠高于其他類型的碳化硅器件，所以其自身具備的高頻特性和三級可靠性也獲得更多企業(yè)的青睞。但是之所以沒有在市場上得到進一步的推廣和應用，是因為它無法兼容通用的門極驅動器。

通過上文的分析碳化硅功率器件的性能，與硅功率器件相比占有較大的優(yōu)勢。那么用其進行電動汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)，則能夠很好的降低電動汽車驅動系統(tǒng)的體積重量以及成本，再加上很多電動汽車在使用時各種組織的預警會產(chǎn)生高溫，而在這些高溫的背景下，利用碳化硅功率器件進行相關系統(tǒng)的組合，可以達到更好的效果。目前市場上多種類型的汽車企業(yè)都開始研究碳化硅功率器件，涌入電動汽車動力系統(tǒng)中的內容可發(fā)現(xiàn)將其融人后，電動汽車動力系統(tǒng)的損耗可降低50%以上。除此之外碳化硅功率器件的使用還可以更好的解決新型電路拓撲的問題。

目前，智能電網(wǎng)工程的完善程度越來越南，在電力電子技術應用發(fā)展速度不斷加快的背景下，碳化硅功率器件在柔性交流輸電，電力電子交換器等多個場景當中都具有較大的應用潛能，它可以使電效提高40%以上也以電力損耗降低在60%以內。

無錫國晶微半導體技術有限公司是寬禁帶第三代半導體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場效應管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機集成電路等產(chǎn)品芯片設計、生產(chǎn)與銷售并提供相關產(chǎn)品整體方案設計配套服務，總部位于江蘇省無錫市高新技術開發(fā)區(qū)內，并在杭州、深圳和香港設有研發(fā)中心和銷售服務支持中心及辦事處。

公司具有國內領先的研發(fā)實力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產(chǎn)品，同時提供一站式的應用解決方案和現(xiàn)場技術支持服務，使客戶的系統(tǒng)性能優(yōu)異、靈活可靠，并具有成本競爭力。

公司的碳化硅功率器件涵蓋650V/2A-100A，1200V/2A-90A，1700V/5A-80A等系列，產(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品完全可以對標國際品牌同行的先進品質及水平。先后推出全電流電壓等級碳化硅肖特基二極管、通過工業(yè)級、車規(guī)級可靠性測試的碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品，性能達到國際先進水平，應用于太陽能逆變電源、新能源電動汽車及充電樁、智能電網(wǎng)、高頻電焊、軌道交通、工業(yè)控制特種電源、國防軍工等領域。由于其具有高速開關和低導通電阻的特性，即使在高溫條件下也能體現(xiàn)優(yōu)異的電氣特性，大幅降低開關損耗，使元器件更小型化及輕量化，效能更高效，提高系統(tǒng)整體可靠性，可使電動汽車在續(xù)航里程提升10%，整車重量降低5%左右，并實現(xiàn)設計用充電樁的高溫環(huán)境下安全、穩(wěn)定運行。

特別在高低壓光耦半導體技術方面更是擁有業(yè)內領先的研發(fā)團隊。在國內創(chuàng)先設計開發(fā)了28nm光敏光柵開關PVG芯片技術，并成功量產(chǎn)應用于60V、400V、600V高低壓、低內阻、低電容的光電耦合繼電器芯片、涵蓋1500kVrms SOP超小封裝及3750kVrms隔離增強型常規(guī)SMD、DIP等不同封裝，單路、雙路、混合雙路、常開常閉等電路產(chǎn)品，另包括200V SOI MOS/LIGBT集成芯片、100V CMOS/LDMOS集成芯片、8bit及32bit單片機等集成電路產(chǎn)品，均獲得市場及各重點科研單位、檢測機構的新產(chǎn)品認定。

公司核心研發(fā)團隊中大部分工程師擁有碩士及以上學位，并有多名博士主持項目的開發(fā)。公司建立了科技創(chuàng)新和知識產(chǎn)權管理的規(guī)范體系，在電路設計、半導體器件及工藝設計、可靠性設計、器件模型提取等方面積累了眾多核心技術，擁有多項國際、國內自主發(fā)明專利。

“國之重器，從晶出發(fā)，自強自主，成就百年”是國晶微半導體的企業(yè)目標，我們?yōu)閱T工提供精彩的發(fā)展空間，為客戶提供精良的產(chǎn)品服務，我們真誠期待與您攜手共贏未來。

審核編輯：湯梓紅

?