www.ohmcn.com 2006年10月16日
硅“统治”半导体器件已50多年,目前仍是最主要的半导体器件材料,但是硅固有的一些物理属性,如带隙较窄、电子流动性和击穿电场较低等特点限制了其在高频高功率器件方面的应用,为此,业界一直在进行新材料的研发。随着在衬底材料增长方面以及器件加工技术上都取得重大进展,碳化硅(SiC)在各类新材料中脱颖而出,在应用方面走在前端。采用SiC的高功率肖特基二极管在2001年已经出现,并在军工应用上取得成功。目前,这类产品正在向商用方向发展,例如,利用SiC肖特基二极管,可在PC、服务器以及移动电话基站等系统里采用可靠、紧凑并且开关频率高的开关模式电源(SMPS)。
左右均为500W PFC电源, 效率同为94%, 右方因使用SiC二极管,体积缩少40%, 成本降低20%。
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。
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