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【功率器材心得共享】GaN与SiC新式功率器材

1GaN功率管的发展微波功率器件近年来已经从硅双极型晶体管、场效应管以及在移动通信领域被广泛应用的LDMOS管向以碳化硅(SiC)、氮镓(GaN)为代表的宽禁带功率管过渡。SiC、GaN材料,

  1 GaN 功率管的开展

  微波功率器材近年来现已从硅双极型晶体管、场效应管以及在移动通讯范畴被广泛运用的LDMOS 管向以碳化硅 ( SiC )、氮镓 ( GaN ) 为代表的宽禁带功率管过渡。SiCGaN 资料,因为具有宽带隙、高饱满漂移速度、高临界击穿电场等杰出长处,与刚石等半导体资料一同,被誉为是继第一代 Ge、Si 半导体资料、第二代 GaAs、InP 化合物半导体资料之后的第三代半导体资料。

  在光电子、高温大功率器材和高频微波器材运用方面有着宽广的远景。SiC 功率器材在 C 波段以上受频率的约束,也使其运用遭到必定的约束;GaN 功率管因其大功率容量等特色,成为发较快的宽禁带器材。GaN 功率管因其高击穿电压、高线性功能、高效率等优势,现已在无线通讯基站、广播电视、电台、搅扰机、大功率雷达、电子对抗、卫星通讯等范畴有着广泛的运用和杰出的运用远景。

  GaN 大功率的输出都是选用添加管芯总栅宽的办法来进步器材的功率输出,这样使得管芯输入、输出阻抗变得很低,引进线及管壳寄生参数对功能的影响很大,共同直接选用管壳外的匹配办法无法得到大的功率输出乃至无法作业。处理办法就是在管壳内引进内匹配电路,因而内匹配对发挥 GaN 功率管功能上的优势,有非常重要的现实含义。

  3.SIC

  碳化硅(SiC)以其优秀的物理化学特性和电特性成为制作高温、大功率电子器材的一种最具有优势的半导体资料.并且具有远大于Si资料的功率器材质量因子。SiC功率器材的研发始于20世纪90年代.现在已成为新式功率半导体器材研讨开发的干流。2004年SiC功率MOSFET不只在高耐压目标上到达了硅MOSFET无法到达的10 kV.并且其开态比电阻向理论极限靠近了一大步.可达123 mQ·cm2。SiC隐埋沟道MOSFET(BCMOS)是MOS工艺最有潜力的新秀.它不只处理了沟道迁移率低的问题,且能很好地与MOS器材工艺兼容。研讨出的SiC BCMOS器材迁移率到达约720 cm2/(V·s);SiC双极晶体管(BJT)在大功率运用时优势显着;经研讨得到了击穿电压为1.677 kV。开态比电阻为5.7 mQ·cm2的4H—SiC BJT

  4.SiC MOSFET的研讨

  MOSFET在现在的超大规模集成电路中占有极其重要的位置,而SiC作为仅有一种本征的氧化物是SiO,的化合物半导体。这就使得MOSFET在SiC功率电子器材中具有重要的含义。2000年研发了国内第一个SiC MOSFETt31。器材最大跨导为0.36mS/mm,沟道电子迁移率仅为14 cm2/(V·s)。反型层迁移率低已成为约束SiC MOSFET开展的首要因素。理论和试验均标明.高密度的界面态电荷和非抱负平面形成的外表粗糙是导致SiC MOS器材外表

  迁移率低的首要因素。用单电子Monte Carlo办法对6H—SiC反型层的电子迁移率进行模仿,模仿中考虑了界面电荷的库仑散射和界面粗糙散射,提出了新的归纳型库仑散射模型和界面粗糙散射指数模型141。模仿结果标明.当外表有用横向电场高于1.5x105V/cm时.外表粗糙散射在SiC反型层中起首要作用;反之,沟道散射以库仑散射为主,此刻高密度的界面态电荷将成为下降沟道迁移率的首要因素。

  5.总结

  经过学习这两款新式的功率器材,不只在规划上,更取得了实质性的作用。

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