功率器件,什么是功率器件,它的作用是什么,詳解！
信息來(lái)源：本站 日期：2017-10-20
功率器件近年來(lái)曾經(jīng)從硅雙極型晶體管、場(chǎng)效應管以及在移動(dòng)通訊范疇被普遍應用的LDmos 管向以碳化硅 ( SiC )、氮鎵 ( GaN ) 為代表的寬禁帶功率管過(guò)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(chǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，與剛石等半導體材料一同，被譽(yù)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用方面有著(zhù)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(xiàn)性性能、高效率等優(yōu)勢，曾經(jīng)在無(wú)線(xiàn)通訊基站、廣播電視、電臺、干擾機、大功率雷達、電子對立、衛星通訊等范疇有著(zhù)普遍的應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(lái)進(jìn)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(xiàn)及管殼寄生參數對性能的影響很大，分歧直接采用管殼外的匹配方法無(wú)法得到大的功率輸出以致無(wú)法工作。處置方法就是在管殼內引入內匹配電路，因此內匹配對發(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(xué)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(kāi)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(wú)法抵達的10 kV.而且其開(kāi)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(wèn)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)在大功率應用時(shí)優(yōu)勢明顯;經(jīng)研討得到了擊穿電壓為1.677 kV。開(kāi)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(gè)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年研制了國內第一個(gè)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(kāi)的主要要素。理論和實(shí)驗均標明.高密度的界面態(tài)電荷和非理想平面構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模型141。模擬結果標明.當表面有效橫向電場(chǎng)高于1.5x105V/cm時(shí).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(shí)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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