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<P> 碳化硅的硬度很大,具有優良的導熱和導電性能,高溫時能抗氧化。高純度的單晶SiC可用于半導體制造,而SiC元件作為具有優異特性的新一代功率半導體備受矚目。SiC的絕緣破壞電場比Si大1位數左右,理論上SiC導通電阻可比Si減小2位數以上。原因是導通電阻與絕緣破壞電場3次方成反比。導通電阻小,因此可減小使用電源電路時的耗電量。另外,SiC的導熱率比Si高、散熱性好,因此有望縮小冷卻裝置。</P> <P> 由于Si和GaAs的勢壘高度和臨界電場比寬帶半導體材料低,用其制作的SBD擊穿電壓較低,反向漏電流較大。碳化硅(SiC)材料的禁帶寬度大(2.2eV~3.2eV),臨界擊穿電場高(2V/cm~4×106V/cm),飽合速度快(2×107cm/s),熱導率高為4.9W/(cm·K),抗化學腐蝕性強,硬度大,材料制備和制作工藝也比較成熟,是目前制作高耐壓、低正向壓降和高開關速度SBD的比較理想的新型材料。</P> <P> SiC是制作功率半導體器件比較理想的材料,著眼于這些特性,多家廠商和研究機構正在積極進行研究開發。</P> <P> 1999年,美國Purdue大學在美國海軍資助的MURI項目中,研制成功4.9kV的SiC功率SBD,使SBD在耐壓方面取得了根本性的突破。</P> <P> 2000年5月4日,美國CREE公司和日本關西電力公司聯合宣布研制成功12.3kV的SiC功率二極管,其正向壓降VF在100A/cm2電流密度下為4.9V。這充分顯示了SiC材料制作功率二極管的巨大威力。</P> <P> 2008年9月,有兩項發表值得關注。一是采用<A title=日產開發出全球第一款采用SiC二極管的汽車逆變器 href="http://x5a5.com/news/17146.htm" target=_blank><FONT color=#ff6600>日產汽車與羅姆聯合開發出的SiC二極管汽車逆變器</FONT></A>。日產汽車已將該逆變器配備于燃料電池車上開始行駛實驗。二是<A title=本田與羅姆共同開發出車用SiC二極管電源模塊 href="http://x5a5.com/news/17249.htm" target=_blank><FONT color=#ff6600>本田技術研究院與羅姆僅僅利用SiC開發出的由逆變器和轉換器構成的功率模塊</FONT></A>。</P> <P> SBD的正向壓降和反向漏電流直接影響SBD整流器的功率損耗,關系到系統效率。低正向壓降要求有低的肖特基勢壘高度,而較高的反向擊穿電壓要求有盡可能高的勢壘高度,這是相矛盾的。因此,對勢壘金屬必須折衷考慮,故對其選擇顯得十分重要。對N型 SiC來說,Ni和Ti是比較理想的肖特基勢壘金屬。由于Ni/SiC的勢壘高度高于Ti/SiC,故前者有更低的反向漏電流,而后者的正向壓降較小。為了獲得正向壓降低和反向漏電流小的SiCSBD,采用Ni接觸與Ti接觸相結合、高/低勢壘雙金屬溝槽(DMT)結構的SiCSBD設計方案是可行的。采用這種結構的SiCSBD,反向特性與Ni肖特基整流器相當,在300V的反向偏壓下的反向漏電流比平面型Ti肖特基整流器小75倍,而正向特性類似于 NiSBD。采用帶保護環的6H-SiCSBD,擊穿電壓達550V。<BR></P> <DIV class=spctrl></DIV> <P> 據報道,C.M.Zetterling等人采用6HSiC襯底外延10μm的N型層,再用離子注入形成一系列平行P+條,頂層勢壘金屬選用Ti,這種結構與圖2相類似的結勢壘肖特基(JunctionBarrierSchottky,縮寫為 JBS)器件,正向特性與Ti肖特基勢壘相同,反向漏電流處于PN結和Ti肖特基勢壘之間,通態電阻密度為20mΩ·cm2,阻斷電壓達1.1kV,在 200V反向偏壓下的漏電流密度為10μA/cm2。此外,R·Rayhunathon報道了關于P型4HSiCSBD、6HSiCSBD的研制成果。這種以Ti作為金屬勢壘的P型4HSiCSBD和6HSiCSBD,反向擊穿電壓分別達600V和540V,在100V反向偏壓下的漏電流密度小于0.1μA/cm2(25℃)。</P>