碳化硅SiC的能帶間隔為硅的2.8倍(寬禁帶),達(dá)到3.09電子伏特。其絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)為硅的5.3倍,高達(dá)3.2MV/cm.,其導(dǎo)熱率是硅的3.3倍,為49w/cm.k。
它與硅半導(dǎo)體材料一樣,可以制成結(jié)型器件、場(chǎng)效應(yīng)器件、和金屬與半導(dǎo)體接觸的肖特基二極管。
其優(yōu)點(diǎn)是:
(1)碳化硅單載流子器件漂移區(qū)薄,開態(tài)電阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的導(dǎo)通電阻,碳化硅功率器件的正向損耗小。
。2)碳化硅功率器件由于具有高的擊穿電場(chǎng)而具有高的擊穿電壓。例如,商用的硅肖特基的電壓小于300V,而 個(gè)商用的碳化硅肖特基二極管的擊穿電壓已達(dá)到600V。
。3)碳化硅有高的熱導(dǎo)率,因此碳化硅功率器件有低的結(jié)到環(huán)境的熱阻。
(4)碳化硅器件可工作在高溫,碳化硅器件已有工作在600?C的報(bào)道,而硅器件的 工作溫度僅為150?C.
。5)碳化硅具有很高的抗輻照能力。
。6)碳化硅功率器件的正反向特性隨溫度和時(shí)間的變化很小,可靠性好。
。7)碳化硅器件具有很好的反向恢復(fù)特性,反向恢復(fù)電流小,開關(guān)損耗小。碳化硅功率器件可工作在高頻(》20KHz)。
(8)碳化硅器件為減少功率器件體積和降低電路損耗作出了重要貢獻(xiàn)。
碳化硅肖特基二極管的應(yīng)用
SiC肖特基二極管主要應(yīng)用于混合動(dòng)力、光伏逆變器、礦機(jī)電源、電焊機(jī)和充電樁。
碳化硅肖特基二極管(SiCSBD)是一種單極型器件,采用結(jié)勢(shì)壘肖特基二極管結(jié)構(gòu)(JBS),因此相比于傳統(tǒng)的硅快恢復(fù)二極管(SiFRD),碳化硅肖特基二極管具有理想的反向恢復(fù)特性?梢杂行Ы档头聪蚵╇娏,具備更好的耐高壓能力。另一個(gè)重要的特點(diǎn)是碳化硅肖特基二極管具有正的溫度系數(shù),隨著溫度的上升電阻也逐漸上升,這與硅FRD正好相反。這使得碳化硅肖特基二極管非常適合并聯(lián)實(shí)用,增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性。在器件從正向?qū)ㄏ蚍聪蜃钄噢D(zhuǎn)換時(shí),幾乎沒有反向恢復(fù)電流,反向恢復(fù)時(shí)間小于20ns,甚至600V10A的碳化硅肖特基二極管的反向恢復(fù)時(shí)間在10ns以內(nèi)。因此碳化硅肖特基二極管可以工作在更高的頻率,在相同頻率下具有更高的效率。