11月15日-17日,2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛(以下简称“跨国技术转移大会”)在北京国际会议中心举行,第十三届中国国际半导体照明论坛并与之同期同地举行。其中,在11月17日召开的“碳化硅电力电子器件技术分会”现场,聚集了来自全球各地顶尖专家,高质量报告密集发布,亮点十足。
会上,来自美国伦斯勒理工大学教授周达成分享了“高电压碳化硅功率器件的研究进展”主题报告。他表示, SiC以其具有吸引力的材料特性,成为电源转换应用中的一种宽带隙半导体材料。目前,SiC的高电压功率器件可以商品化,性能提高了,因此常规的硅器件相比,功率损耗更小,能量效率更高,正在冲击先进的电力电子学系统。
报告中,详细介绍了SiC功率器件的类型和结构,包括其性能方面的潜力和目前的状况。在各个功率范围内(低、中、高),并介绍了目前的商业化发展趋势,并且提出这些新兴半导体器件遇到并且亟需解决的挑战。
周达成教授表示,由于同属于间接带隙半导体材料,并且加工过程有很多相似之处,因此,SiC功率器件的结构与硅功率器件的结构十分相似。
在低功率(<500W)和闭锁电压(<600V)区域,300V的肖特基二极管和600V的SiC功率MOSFETs是可以获得的,但它们与Si和GaN器件具有很强的竞争。在中等功率和闭锁电压下,1.2kV的垂直面SiC功率MOSFET可以获得,1.7-3.3kV很快可以实现。
通过提高转换频率的上限,并且提高发动机和功率转换器的能量效率和功率密度,SiC功率器件能够替代Si IGBT。在高功率(>1MW)和超高闭锁电压(>5kV)范围,发展了SiC IGBT和超级连接的SiCMOSFET,使之前在硅工艺中不能实现的单级转换技术成为可能。最近,实验证明了n型掺杂的衬底制造的超高电压双定向的SiC IGBT。
周达成教授表示,为了获得市场的广泛接收,SiC功率器件需要在长期可靠性和低成本方面继续努力。因此,我们期待SiC功率期间技术将会成为一种重要的有效利用能源的功率电子系统,并且实现很宽范围的功率水平。