功率器件,什么是功率器件,它的作用是什么,詳解！
信息來源：本站 日期：2017-10-20
功率器件近年來曾經(jīng)從硅雙極型晶體管、場效應(yīng)管以及在移動通訊范疇被普遍應(yīng)用的LDmos 管向以碳化硅 ( SiC )、氮鎵 ( GaN ) 為代表的寬禁帶功率管過渡。SiC、GaN 材料，由于具有寬帶隙、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場等突出優(yōu)點，與剛石等半導體材料一同，被譽為是繼第一代 Ge、Si 半導體材料、第二代 GaAs、InP 化合物半導體材料之后的第三代半導體材料。
在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著寬廣的前景。SiC 功率器件在 C 波段以上受頻率的限制，也使其運用遭到一定的限制;GaN 功率管因其大功率容量等特性，成為發(fā)較快的寬禁帶器件。GaN 功率管因其高擊穿電壓、高線性性能、高效率等優(yōu)勢，曾經(jīng)在無線通訊基站、廣播電視、電臺、干擾機、大功率雷達、電子對立、衛(wèi)星通訊等范疇有著普遍的應(yīng)用和良好的運用前景。
大功率的輸出都是采用增加管芯總柵寬的方法來進步器件的功率輸出，這樣使得管芯輸入、輸出阻抗變得很低，引入線及管殼寄生參數(shù)對性能的影響很大，分歧直接采用管殼外的匹配方法無法得到大的功率輸出以致無法工作。處置方法就是在管殼內(nèi)引入內(nèi)匹配電路，因此內(nèi)匹配對發(fā)揮 GaN 功率管性能上的優(yōu)勢，有非常重要的理想意義。
碳化硅(SiC)以其優(yōu)秀的物理化學特性和電特性成為制造高溫、大功率電子器件的一種最具有優(yōu)勢的半導體材料.并且具有遠大于Si材料的功率器件質(zhì)量因子。SiC功率器件的研發(fā)始于20世紀90年代.目前已成為新型功率半導體器件研討開發(fā)的主流。2004年SiC功率MOSFET不只在高耐壓指標上抵達了硅MOSFET無法抵達的10 kV.而且其開態(tài)比電阻向理論極限靠近了一大步.可達123 mQ·cm2。
SiC隱埋溝道MOSFET(BCMOS)是MOS工藝最有潛力的新秀.它不只處置了溝道遷移率低的問題，且能很好地與MOS器件工藝兼容。研討出的SiC BCMOS器件遷移率抵達約720 cm2/(V·s);SiC雙極晶體管(BJT)在大功率應(yīng)用時優(yōu)勢明顯;經(jīng)研討得到了擊穿電壓為1.677 kV。開態(tài)比電阻為5.7 mQ·cm2的4H—SiC BJT。
MOSFET在目前的超大范圍集成電路中占有極端重要的位置，而SiC作為獨逐個種本征的氧化物是SiO，的化合物半導體。這就使得MOSFET在SiC功率電子器件中具有重要的意義。2000年研制了國內(nèi)第一個SiC MOSFETt31。器件最大跨導為0.36mS/mm，溝道電子遷移率僅為14 cm2/(V·s)。反型層遷移率低已成為限制SiC MOSFET展開的主要要素。理論和實驗均標明.高密度的界面態(tài)電荷和非理想平面構(gòu)成的表面粗糙是招致SiC MOS器件表面。
遷移率低的主要要素。用單電子Monte Carlo方法對6H—SiC反型層的電子遷移率中止模擬，模擬中思索了界面電荷的庫侖散射和界面粗糙散射，提出了新的綜合型庫侖散射模型和界面粗糙散射指數(shù)模型141。模擬結(jié)果標明.當表面有效橫向電場高于1.5x105V/cm時.表面粗糙散射在SiC反型層中起主要作用;反之，溝道散射以庫侖散射為主，此時高密度的界面態(tài)電荷將成為降低溝道遷移率的主要要素。
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