碳化硅肖特基二極管發展現狀
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摘要 : 以碳化硅為代表的第三代寬帶隙半導體，能在更高的溫度、電壓和頻率環境下正常工作，同時耗電更少，耐久性和可靠性更強，將為下一代更小尺寸、更快速度、更低成本，更高效的電力電子產品。碳化硅電力電子器件技術的進步和產業化將在高壓電力系統中開辟新的應用領域
以碳化硅為代表的第三代寬帶隙半導體，能在更高的溫度、電壓和頻率環境下正常工作，同時耗電更少，耐久性和可靠性更強，將為下一代更小尺寸、更快速度、更低成本，更高效的電力電子產品。
碳化硅電力電子器件技術的進步和產業化將在高壓電力系統中開辟新的應用領域，對電力體制改革產生深遠影響。碳化硅電力電子器件具有高效、高壓、高溫、高頻等優良性能，在家用電器、汽車節能、電動汽車、智能電網、航空航天、石油勘探、自動化、雷達、通信等領域具有巨大的應用潛力。
碳化硅功率器件簡介！
1.碳化硅（SIC）的定義
碳化硅（SIC）電力電子器件是由第三代半導體材料SIC制成的寬帶隙電力電子器件，具有耐高溫、高頻、高效率等特點。根據器件的工作方式，SiC電力電子器件主要包括功率二極管和功率開關。功率二極管包括結勢壘肖特基（JBS）二極管、PIN二極管和超結二極管；功率開關主要包括金屬氧化物半導體場效應開關（MOSFET）、結場效應開關（JFET）、雙極開關（BJT）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT），門極關斷晶閘管（GTO）和發射極關斷晶閘管（ETO）。
2.技術優勢
與硅器件相比，碳化硅基電力電子器件由于其優異的性能，具有以下突出的優點：
（1）它的導通電阻較低。在低擊穿電壓（約50V）下，SiC器件的導通電阻僅為1.12uΩ，約為同類器件的1/100。在高擊穿電壓（約5kv）下，比導通電阻提高到25.9mΩ，約為同類硅器件的1/300。低導通電阻使SiC功率電子器件具有較小的導通損耗，可以獲得較高的整體效率。
（2）具有較高的擊穿電壓。例如，商用硅肖特基二極管的耐壓通常在300V以下，而第一個商用碳化硅肖特基二極管的額定電壓已經達到600V；第一個商用碳化硅MOSFET的額定電壓為1200V，而普通硅MOSFET的額定電壓大多在1KV以下。
（3）結殼熱阻越低，溫升越慢。
（4）硅器件的最高結溫只有150℃。
（5）較強的抗輻射能力可以減輕航空等領域輻射屏蔽設備的重量。
（6）SiC器件的正向和反向特性隨溫度變化不大。
（7）降低開度和懸掛損失。碳化硅器件具有較低的開關損耗，可以在較高的開關頻率（>20kHz）下工作，這是硅器件在幾十千瓦的功率水平下難以實現的。
三，主要分類
（1）碳化硅肖特基二極管
肖特基勢壘二極管（SBD）作為單極性器件，在導通過程中沒有額外的載流子注入和存儲，因此沒有反向恢復電流。它的關斷過程很快，開關損耗很小。但由于硅的肖特基勢壘低，硅SBD的反向漏電流大，阻斷電壓低，只能在低電壓下使用。PIN二極管通常用于高壓場合，但其反向恢復電流大，開關損耗大。由于SiC具有較高的臨界雪崩擊穿電場強度，因此制備反向擊穿電壓在1000V以上的sicsbd比較容易。
基于SiC的這些獨特優勢，Cree等半導體器件制造商生產了單器件電流電平為1-20a、電壓電平為300V的高壓SiC肖特基二極管產品，600V和1200V。表1顯示了國際主要碳化硅SBD制造商及其商用設備的當前水平。中鐵二院剛剛推出了最新的1700V碳化硅SBD。SiC肖特基二極管在高壓開關應用中提供了接近理想的性能。它幾乎沒有正向恢復電壓，所以可以立即打開。不像結電容器，它有非常小的存儲電荷，可以很快關閉。
（2）碳化硅功率晶體管
碳化硅MOSFET由于其優越的特性和成功的應用，成為碳化硅電力電子器件研究中最受關注的器件。
