SiC MOSFET的應(yīng)用

 SiC MOSFET的應(yīng)用

SiC MOSFET的應(yīng)用

SiC MOSFET是使用化合物半導(dǎo)體SiC（碳化硅）基板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Si基板的MOSFET。

它用作MOSFET（場效應(yīng)晶體管的一種）的半導(dǎo)體襯底材料。 MOSFET 用于開關(guān)以及放大器等應(yīng)用。通過使用化合物半導(dǎo)體SiC作為材料的半導(dǎo)體基板，與以往的Si MOSFET相比，能夠降低施加電壓時的電阻值。

因此，關(guān)斷期間的開關(guān)損耗和電源運行期間的功率損耗可以保持在*低限度。這提高了半導(dǎo)體芯片的性能并降低了晶體管運行所需的冷卻能力，從而實現(xiàn)了更小的產(chǎn)品。

SiC MOSFET的應(yīng)用

SiC MOSFET應(yīng)用于繼電器、開關(guān)電源、圖像傳感器等多種半導(dǎo)體產(chǎn)品，如電力電子領(lǐng)域的電子器件。通過使用SiC MOSFET，可以減少關(guān)斷時的損耗，從而實現(xiàn)高速開關(guān)，因此常用于通信設(shè)備。

選擇SiC MOSFET時，需要考慮產(chǎn)品應(yīng)用的工作條件，例如額定值、電氣特性、封裝用途和尺寸。

SiC MOSFET原理

SiC MOSFET 可以實現(xiàn)在保持相同擊穿電壓的同時，以低導(dǎo)通電阻和低關(guān)斷損耗運行的 MOSFET 結(jié)構(gòu)。該晶體管使用SiC襯底，與Si襯底相比，其物理特性約為3倍的帶隙能量和約10倍的擊穿電場強度，因此有源層可以做得更薄，這是有原因的。

SiC MOSFET 具有 p 型和 n 型半導(dǎo)體的堆疊結(jié)構(gòu)。通常，n型半導(dǎo)體堆疊在p型半導(dǎo)體的頂部，并且n型半導(dǎo)體具有漏極和源極，并且氧化物絕緣層和柵極附著在n型半導(dǎo)體之間。另外，本體的硅片采用化合物半導(dǎo)體SiC（碳化硅）作為外延基板。

當向 MOSFET 的柵極施加正電壓時，電流在源極和漏極之間流動。此時，與僅使用Si的MOSFET相比，在硅晶圓中使用SiC的SiC MOSFET甚至可以在源極和漏極之間更高的電壓和電流下工作。通過提高半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度，可以減少損耗并實現(xiàn)小型化。

有關(guān) SiC MOSFET 的其他信息

1、SiC MOSFET與IGBT的分離

IGBT 是用于高功率范圍的晶體管，難以用常規(guī) Si MOSFET 處理，*近 SiC MOSFET 器件已用于該范圍。原因是 SiC 的大帶隙能量使其能夠在比 IGBT 更高的溫度下工作。另一個原因是它可以克服IGBT后級雙極晶體管開關(guān)損耗大的問題。

此前，SiC外延襯底直徑較小，難以批量生產(chǎn)，成本較高。不過*近已經(jīng)可以支持8英寸了，而且量產(chǎn)和價格都有所提高。

它積極用于處理超過 10kW 的較大功率的應(yīng)用，例如電動汽車 (EV) 應(yīng)用、發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用和住宅電力應(yīng)用。

2. SiC器件與GaN器件的區(qū)別

GaN（氮化鎵）是與 SiC 一起受到關(guān)注的寬帶隙半導(dǎo)體。 GaN是比SiC具有更大帶隙能量和更高介電擊穿強度的器件，并且主要由研究機構(gòu)正在積極研究。

GaN通常具有在Si襯底上形成GaN有源層的結(jié)構(gòu)，因此難以支持像SiC MOSFET那樣的高輸出應(yīng)用。市場上相對考慮處理功率相當于1KW的應(yīng)用。例如，它們通常用于 5G 基站的高功率放大器應(yīng)用以及通過 PC 或 USB 的電池充電應(yīng)用。

與SiC MOSFET一樣，GaN器件可以在高溫下工作，并且不需要冷卻設(shè)備或過多的排熱結(jié)構(gòu)，因此它們*近被廣泛用作小型PC電源適配器。