許多物質(zhì)化合物以稱為多晶型物的不同晶體結(jié)構(gòu)存在。碳化硅在這方面非常獨特,因為研究人員已經(jīng)鑒定出250多種不同的碳化硅多晶型物。3C-SiC和4H-SiC由于其優(yōu)越的半導體性能而成為較常用的多型體。本文使用的SiC晶體管基于4H-SiC。用eV表示的能隙是結(jié)晶固體中電子的導帶底部和價帶頂部之間的差。半導體表現(xiàn)出1 eV
目前已知的碳化硅有約200種晶體結(jié)構(gòu)形態(tài),分立方密排的閃鋅礦α晶型結(jié)構(gòu)(2H、4H、6H、15R)和六角密排的纖鋅礦β晶型結(jié)構(gòu)(3C-SiC)等。其中β晶型結(jié)構(gòu)(3C-SiC)可以用來制造高頻器件以及其他薄膜材料的襯底,例如用來生長氮化鎵外延層、制造碳化硅基氮化鎵微波射頻器件等。α晶型4H可以用來制造大功率器件;6H較穩(wěn)定,可以用來制作光電器件。目前傳統(tǒng)硅基產(chǎn)業(yè)極其成熟的商業(yè)環(huán)境,至少有一大半原因是硅材料較為容易得到。硅材料成熟且高效的制備技術(shù)使得硅材料目分低廉,目前6英寸硅拋光片只150元,8英寸300元,12英寸850元左右。虹口區(qū)碳化硅售價低品級碳化硅(含SiC約85%)是較好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度。
碳化硅是由碳元素和硅元素組成的一種化合物半導體材料。碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)、氮化鋁(ALN)、氧化鎵(Ga2O3)等,因為禁帶寬度大于2.2eV統(tǒng)稱為寬禁帶半導體材料,在國內(nèi)也稱為第三代半導體材料。在半導體業(yè)內(nèi)從材料端分為:
一代元素半導體材料:如硅(Si)和鍺(Ge);
第二代化合物半導體材料:如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等;
第三代寬禁帶材料:如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(ALN)、氧化鎵(Ga2O3)等。其中碳化硅和氮化鎵是目前商業(yè)前景較明朗的半導體材料,堪稱半導體產(chǎn)業(yè)內(nèi)新一代“黃金賽道”。
與傳統(tǒng)硅基器件相比,SiC的擊穿場強是傳統(tǒng)硅基器件的10倍,導熱系數(shù)是傳統(tǒng)硅基器件的3倍,非常適合于高壓應用,如電源、太陽能逆變器、火車和風力渦輪機。另外,SiC還用于制造LED。碳化硅材料各項指標均優(yōu)于硅,其禁帶寬度幾乎是硅的3倍,理論工作溫度可達600℃,遠高于硅器件工作溫度。技術(shù)成熟度較高,應用潛力較大。碳化硅器件具有更低的導通電阻。在低擊穿電壓 (約 50V 下),碳化硅器件的比導通 電阻只有 1.12uΩ,是硅同類器件的約 1/100。在高擊穿電壓 (約 5kV 下),比導通電 阻提高到 25.9mΩ, 卻是硅同類器件的約 1/300。 更低的導通電阻使得碳化硅電力電子器件具有更小的導通損耗,從而能獲得更高的整機效率。低品級碳化硅(含SiC約85%)是極好的脫氧劑,用它可加快煉鋼速度,并便于控制化學成分。
全SiC模塊的功率密度比IGBT模塊要高得多,甚至在開關(guān)頻率低于5kHz時。因此,通過使用更大的芯片面積來優(yōu)化用于低開關(guān)頻率的全SiC模塊是可能的。 只要SiC芯片尺寸合適,SiC器件可以在普遍的開關(guān)頻率范圍內(nèi)提供更高的輸出電流和輸出功率。大功率要求功率芯片和模塊大量并聯(lián)。目前,可以獲得額定電流高達200A的硅IGBT和傳統(tǒng)續(xù)流二極管,SiC MOSFET和肖特基二極管的較大額定電流迄今為止小于100A。因此,不得不并聯(lián)大量的SiC晶片以實現(xiàn)大額定功率??紤]到SiC器件的快速開關(guān)特性和振蕩趨勢,需要低電感模塊設計和DCB基板上優(yōu)化的芯片布局。在下文中,1200V、900A全SiC模塊與1300A的常規(guī)硅模塊相對比。 IGBT模塊利用2塊并聯(lián)的DCB基板,每個基板配有并聯(lián)的9個75A溝道IGBT,連同5個100A CAL續(xù)流二極管。碳化硅在不同領域使用中的形態(tài)也是不同的,常見的有碳化硅球、碳化硅塊、碳化硅粉等。嘉定區(qū)碳化硅廠家報價 加熱到2000°C左右高溫,經(jīng)過各種化學工藝流程后得到碳化硅微粉。普陀區(qū)碳化硅需要多少錢
如果只算碳化硅芯片,在功率半導體方面碳化硅的對比傳統(tǒng)硅基功率芯片,有著無可比擬的優(yōu)勢:碳化硅能承受更大的電流和電壓、更高的開關(guān)速度、更小的能量損失、更耐高溫。因此用碳化硅的做成的功率模組可以相應的減少了電容、電感、線圈、散熱組件的部件,使得整個功率器件模組更加輕巧、節(jié)能、輸出功率更強,同時還增強了可靠性,優(yōu)點十分明顯,具體總結(jié)如下:
1、更低的阻抗,帶來更小尺寸的產(chǎn)品設計和更高的效率;
2、適用于更高頻率和更快的開關(guān)速度;
3、較佳的高溫特性,能在更高溫度下工作。
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