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碳化硅 (SiC)


 

 

碳化硅(SiC)是Ⅳ-Ⅳ族二元化合物, 也是元素周期表Ⅳ组元素中唯一的稳定固态化合物, 是一种重要的半导体材料。 它具有优良的热学、力学、化学和电学性质, 不仅是制作高温、高频、大功率电子器件的优质材料之一,也可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料。目前用于衬底的碳化硅以4H为主,导电类型分为半绝缘型(非掺、掺杂)与N型。

 

常用规格(点击可在线购买):

4H-N型碳化硅晶片

尺寸2英寸直径50.8mm  |  4英寸直径100mm  |  6英寸直径150mm

晶向off axis 4.0˚ toward <1120> ± 0.5˚

电阻率<0.1 ohm.cm

表面粗糙度SiCMP Ra <0.5nm, CRa <1 nm

 

4H-半绝缘型碳化硅晶片

尺寸2英寸直径50.8mm  |  4英寸直径100mm  |  6英寸直径150mm

晶向on axis {0001} ± 0.25˚

电阻率>1E5 ohm.cm

表面粗糙度SiCMP Ra <0.5nm, CRa <1 nm

* 更多规格请下载《产品手册》或 联系客服  



 

碳化硅在功率器件产业的应用

  

与硅(Si)器件相比,碳化硅(SiC)功率器件能有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。碳化硅功率器件的能量损耗只有Si器件的50%,发热量只有硅器件的50%,且有更高的电流密度。在相同功率等级下,碳化硅功率模块的体积显著小于硅功率模块,以智能功率模块IPM为例,利用碳化硅功率器件,其模块体积可缩小至硅功率模块的1/32/3

碳化硅功率二极管有3种类型:肖特基二极管(SBD),PIN二极管和结势垒控制肖特基二极管(JBS)。由于存在肖特基势垒,SBD具有较低的结势垒高度,因此SBD具有低正向电压的优势。碳化硅SBD的出现将SBD的应用范围从250V提高到1200V。同时,其高温特性好,从室温到由管壳限定的175℃,反向漏电流几乎没有增加。在3kV以上的整流器应用领域,碳化硅PiN和碳化硅JBS二极管由于比硅整流器具有更高的击穿电压、更快的开关速度以及更小的体积和更轻的重量而备受关注。

碳化硅功率MOSFET器件具有理想的栅极电阻、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性。在300V以下的功率器件领域是首选的器件。有报道称已成功研制出阻断电压10kV的碳化硅MOSFET。研究人员认为,碳化硅MOSFET3kV5kV领域将占据优势地位。

碳化硅绝缘栅双极晶体管(SiC BJTSiC IGBT)和碳化硅晶闸管(SiC Thyristor),阻断电压12kV的碳化硅PIGBT器件具有良好的正向电流能力。碳化硅IGBT器件的导通电阻可以与单极的碳化硅功率器件相比。与Si双极型晶体管相比,SiC双极型晶体管具有低2050倍的开关损耗以及更低的导通压降。碳化硅BJT主要分为外延发射极和离子注入发射极BJT,典型的电流增益在10-50之间。

  


性能单位硅 Si碳化硅 SiC氮化镓 GaN
禁带宽度eV1.123.263.41
击穿电场MV/cm0.232.23.3
电子迁移率cm^2/Vs14009501500
漂移速度10^7 cm/s12.72.5
热传导率W/cmK1.53.81.3



碳化硅在LED光电子器件产业的应用

  

目前光电子器件产业所用衬底材料主要是蓝宝石晶体,但蓝宝石存在一些不能克服的缺点如晶格失配和热应力失配、作为绝缘体电阻率很大、导热性能不佳等。因此碳化硅衬底的优异特性使其备受关注,是更适合作为氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的衬底材料,来自Cree的数据表明,使用碳化硅衬底的LED器件可以做到长达50000小时的70%光维持率寿命。碳化硅作为LED衬底的优势:

* 碳化硅与氮化镓(GaN)外延层的晶格常数匹配,化学特性相容;

* 碳化硅材料热导率优秀(比蓝宝石高10倍以上)且与GaN外延层热膨胀系数相近;

* 碳化硅是导电的半导体,可以制作垂直结构器件,其两个电极分布在器件的表面和底部,能解决蓝宝石衬底必须的横向结构封装带来的各种缺点;

* 碳化硅不需要电流扩散层,因此光不会被电流扩散层的材料吸收,这样又提高了出光效率。




 

产品选购

尺寸晶型晶向
2英寸4H正0001
4英寸6H负4度
6英寸  
   
导电类型电阻率    ohm.cm 
N型0.015-0.028 
半绝缘≥1E5 
 ≥1E7 
   
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