寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅電力電子器件技術(shù)
寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅(SiC)材料是第三代半導(dǎo)體的典型代表之一,具有寬帶隙、高飽和電子漂移速度、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率等突出優(yōu)點,能滿足下一代電力電子裝備對功率器件更大功率、更小體積和更惡劣條件下工作的要求,正逐步應(yīng)用于混合動力車輛、電動汽車、太陽能發(fā)電、列車牽引設(shè)備、高壓直流輸電設(shè)備以及艦艇、飛機等軍事設(shè)備的功率電子系統(tǒng)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)硅功率器件相比,目前已實用化的SiC功率模塊可降低功耗50%以上,從而減少甚至取消冷卻系統(tǒng),大幅度降低系統(tǒng)體積和重量,因此SiC功率器件也被譽為帶動“新能源革命”的“綠色能源”器件。 本團隊在SiC功率器件擊穿機理、SiC功率器件結(jié)終端技術(shù)、SiC新型器件結(jié)構(gòu)、器件理論研究和器件研制等方面具有豐富經(jīng)驗,能夠提供完整的大功率SiC電力電子器件的設(shè)計與研制方案。目前基于國內(nèi)工藝平臺制作出1600V/2A-2500V/1A的SiC DMOS晶體管(圖1,有源區(qū)面積0.9mm2);4000V/30A的SiC PiN二極管(圖2);擊穿電壓>5000V的SiC JBS二極管(圖3)。 a b c 圖1 1.6-2.5kV SiC DMOS器件:(a)晶圓照片(b)正向IV測試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線 a b c 圖2 4kV/30A SiC PiN器件:(a)晶圓照片(b)正向?qū)y試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線 a b c 圖3 5kV SiC JBS器件:(a)顯微照片(b)正向?qū)y試曲線(c)反向擊穿電壓測試曲線
電子科技大學(xué)
2021-04-10