宽禁带半导体碳化硅电力电子器件技术
宽禁带半导体碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的典型代表之一,具有宽带隙、高饱和电子漂移速度、高临界击穿电场、高热导率等突出优点,能满足下一代电力电子装备对功率器件更大功率、更小体积和更恶劣条件下工作的要求,正逐步应用于混合动力车辆、电动汽车、太阳能发电、列车牵引设备、高压直流输电设备以及舰艇、飞机等军事设备的功率电子系统领域。与传统硅功率器件相比,目前已实用化的SiC功率模块可降低功耗50%以上,从而减少甚至取消冷却系统,大幅度降低系统体积和重量,因此SiC功率器件也被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源”器件。 本团队在SiC功率器件击穿机理、SiC功率器件结终端技术、SiC新型器件结构、器件理论研究和器件研制等方面具有丰富经验,能够提供完整的大功率SiC电力电子器件的设计与研制方案。目前基于国内工艺平台制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶体管(图1,有源区面积0.9mm2);4000V/30A的SiC PiN二极管(图2);击穿电压>5000V的SiC JBS二极管(图3)。 a b c 图1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件:(a)晶圆照片(b)正向IV测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图2 4kV/30A SiC PiN器件:(a)晶圆照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线 a b c 图3 5kV SiC JBS器件:(a)显微照片(b)正向导通测试曲线(c)反向击穿电压测试曲线
电子科技大学
2021-04-10