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sic半导体的特征-爱游戏全站app官网入口

1. sic材料的物性和特征

sic(碳化硅)是一种由si(硅)和c(碳)构成的化合物半导体材料。
不仅绝缘击穿场强是si的10倍,带隙是si的3倍,而且在器件制作时可以在较宽范围内控制必要的p型、n型,所以被认为是一种超越si极限的功率器件材料。
sic中存在各种多型体(结晶多系),它们的物性值也各不相同。
用于功率器件制作,4h-sic最为合适。

properties si 4h-sic gaas gan
crystal structure diamond hexagonal zincblende hexagonal
energy gap: eg(ev) 1.12 3.26 1.43 3.5
electron mobility: μn(cm2/vs) 1400 900 8500 1250
hole mobility: μp(cm2) 600 100 400 200
breakdown field: eb(v/cm)×106 0.3 3 0.4 3
thermal conductivity (w/cm°c) 1.5 4.9 0.5 1.3
saturation drift velocity: vs(cm/s)×107 1 2.7 2 2.7
relative dielectric constant: εs 11.8 9.7 12.8 9.5
p. n control
thermal oxide × ×

2. 功率器件的特征

sic的绝缘击穿场强是si的10倍,因此与si器件相比,能够以具有更高的杂质浓度和更薄的厚度的漂移层作出600v~数千v的高耐压功率器件。
高耐压功率器件的阻抗主要由该漂移层的阻抗组成,因此采用sic可以得到单位面积导通电阻非常低的高耐压器件。
理论上,相同耐压的器件,sic的单位面积的漂移层阻抗可以降低到si的1/300。
而si材料中,为了改善伴随高耐压化而引起的导通电阻增大的问题,主要采用如igbt(insulated gate bipolar transistor : 绝缘栅极双极型晶体管)等少数载流子器件(双极型器件),但是却存在开关损耗大 的问题,其结果是由此产生的发热会限制igbt的高频驱动。
sic材料却能够以高频器件结构的多数载流子器件(肖特基势垒二极管和mosfet)去实现高耐压,从而同时实现 "高耐压"、"低导通电阻"、"高频" 这三个特性。
另外,带隙较宽,是si的3倍,因此sic功率器件即使在高温下也可以稳定工作。

sic(碳化硅)功率器件数据表下载

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