sic半导体的特征-尊龙凯时ag旗舰
1. sic材料的物性和特征
sic（碳化硅）是一种由si（硅）和c（碳）构成的化合物半导体材料。
不仅绝缘击穿场强是si的10倍，带隙是si的3倍，而且在器件制作时可以在较宽范围内控制必要的p型、n型，所以被认为是一种超越si极限的功率器件材料。
sic中存在各种多型体（结晶多系），它们的物性值也各不相同。
用于功率器件制作，4h-sic最为合适。
| properties | si | 4h-sic | gaas | gan |
|---|---|---|---|---|
| crystal structure | diamond | hexagonal | zincblende | hexagonal |
| energy gap: eg(ev) | 1.12 | 3.26 | 1.43 | 3.5 |
| electron mobility: μn(cm2/vs) | 1400 | 900 | 8500 | 1250 |
| hole mobility: μp(cm2) | 600 | 100 | 400 | 200 |
| breakdown field: eb(v/cm)×106 | 0.3 | 3 | 0.4 | 3 |
| thermal conductivity (w/cm°c) | 1.5 | 4.9 | 0.5 | 1.3 |
| saturation drift velocity: vs(cm/s)×107 | 1 | 2.7 | 2 | 2.7 |
| relative dielectric constant: εs | 11.8 | 9.7 | 12.8 | 9.5 |
| p. n control | ○ | ○ | ○ | △ |
| thermal oxide | ○ | ○ | × | × |
2. 功率器件的特征
sic的绝缘击穿场强是si的10倍，因此与si器件相比，能够以具有更高的杂质浓度和更薄的厚度的漂移层作出600v～数千v的高耐压功率器件。
高耐压功率器件的阻抗主要由该漂移层的阻抗组成，因此采用sic可以得到单位面积导通电阻非常低的高耐压器件。
理论上，相同耐压的器件，sic的单位面积的漂移层阻抗可以降低到si的1/300。
而si材料中，为了改善伴随高耐压化而引起的导通电阻增大的问题，主要采用如igbt（insulated gate bipolar transistor : 绝缘栅极双极型晶体管）等少数载流子器件（双极型器件），但是却存在开关损耗大 的问题，其结果是由此产生的发热会限制igbt的高频驱动。
sic材料却能够以高频器件结构的多数载流子器件（肖特基势垒二极管和mosfet）去实现高耐压，从而同时实现 "高耐压"、"低导通电阻"、"高频" 这三个特性。
另外，带隙较宽，是si的3倍，因此sic功率器件即使在高温下也可以稳定工作。