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碳化硅管(耐高温-钢厂专用)

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产品介绍

碳化硅器件的产业化发展

碳化硅JFET有着高输入阻抗、低噪声和线性度好等特点,是目前发展较快的碳化硅器件之一,并且率先实现了商业化。与MOSFET器件相比,JFET器件不存在栅氧层缺陷造成的可靠性问题和载流子迁移率过低的限制,同时单极性工作特性使其保持了良好的高频工作能力。另外,JFET器件具有更佳的高温工作稳定性和可靠性。碳化硅JFET器件的门极的结型结构使得通常JFET的阈值电压大多为负,即常通型器件,这对于电力电子的应用极为不利,无法与目前通用的驱动电路兼容。美国Semisouth公司和Rutgers大学通过引入沟槽注入式或者台面沟槽结构(TIVJFET)的器件工艺,开发出常断工作状态的增强型器件。但是增强型器件往往是在牺牲一定的正向导通电阻特性的情况下形成的,因此常通型(耗尽型)JFET更容易实现更高功率密度和电流能力,而耗尽型JFET器件可以通过级联的方法实现常断型工作状态。级联的方法是通过串联一个低压的Si基MOSFET来实现。级联后的JFET器件的驱动电路与通用的硅基器件驱动电路自然兼容。级联的结构非常适用于在高压高功率场合替代原有的硅IGBT器件,并且直接回避了驱动电路的兼容问题。

碳化硅器件实用化取得突破

碳化硅MOSFE一直是最受瞩目的碳化硅开关管,它不仅具有理想的栅极绝缘特性、高速的开关性能、低导通电阻和高稳定性,而且其驱动电路非常简单,并与现有的电力电子器件(硅功率MOSFET和IGBT)驱动电路的兼容性是碳化硅器件中。

SiCMOSFET器件长期面临的两个主要挑战是栅氧层的长期可靠性问题和沟道电阻问题。其中沟道电阻大导致导通时的损耗大,为减少导通损耗而降低导通电阻和提高栅氧层的可靠性的研发一直在进行。降低导通电阻的方法之一是提高反型沟道的载流子迁移率,减小沟道电阻。为了提高碳化硅MOSFET栅氧层的质量,降低表面缺陷浓度,提高载流子数量和迁移率,一种最通用的办法是实现生长界面的氮注入,也被称为界面钝化,即在栅氧层生长过程结束后,在富氮的环境中进行高温退火,这样可以实现沟道载流子迁移率的提高,从而减小沟道电阻,减小导通损耗。降低导通电阻的方法之二是采用在栅极正下方开掘沟槽的沟槽型栅极结构。目前已经投产的SiCMOSFET都是“平面型”。平面型在为了降低沟道电阻而对单元进行微细化时,容易导致JFET电阻增大的问题,导通电阻的降低方面存在一定的局限性。而沟槽型在构造上不存在JFET电阻。因此,适于降低沟道电阻、减小导通电阻。

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