功率器件近年來(lái)曾經(jīng)從硅雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管以及在移動(dòng)通訊范疇被普遍應(yīng)用的LDmos 管向以碳化硅 ( SiC )、氮鎵 ( GaN ) 為代表的寬禁帶功率管過(guò)渡。SiC、GaN 材料，由于具有寬帶隙、高飽和漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，與剛石等半導(dǎo)體材料一同，被譽(yù)為是繼第一代 Ge、Si 半導(dǎo)體材料、第二代 GaAs、InP 化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料。
在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件應(yīng)用方面有著寬廣的前景。SiC 功率器件在 C 波段以上受頻率的限制，也使其運(yùn)用遭到一定的限制;GaN 功率管因其大功率容量等特性，成為發(fā)較快的寬禁帶器件。GaN 功率管因其高擊穿電壓、高線性性能、高效率等優(yōu)勢(shì)，曾經(jīng)在無(wú)線通訊基站、廣播電視、電臺(tái)、干擾機(jī)、大功率雷達(dá)、電子對(duì)立、衛(wèi)星通訊等范疇有著普遍的應(yīng)用和良好的運(yùn)用前景。
2.GaN
大功率的輸出都是采用增加管芯總柵寬的方法來(lái)進(jìn)步器件的功率輸出，這樣使得管芯輸入、輸出阻抗變得很低，引入線及管殼寄生參數(shù)對(duì)性能的影響很大，分歧直接采用管殼外的匹配方法無(wú)法得到大的功率輸出以致無(wú)法工作。處置方法就是在管殼內(nèi)引入內(nèi)匹配電路，因此內(nèi)匹配對(duì)發(fā)揮 GaN 功率管性能上的優(yōu)勢(shì)，有非常重要的理想意義。
3.SIC
碳化硅(SiC)以其優(yōu)秀的物理化學(xué)特性和電特性成為制造高溫、大功率電子器件的一種最具有優(yōu)勢(shì)的半導(dǎo)體材料.并且具有遠(yuǎn)大于Si材料的功率器件質(zhì)量因子。SiC功率器件的研發(fā)始于20世紀(jì)90年代.目前已成為新型功率半導(dǎo)體器件研討開(kāi)發(fā)的主流。2004年SiC功率MOSFET不只在高耐壓指標(biāo)上抵達(dá)了硅MOSFET無(wú)法抵達(dá)的10 kV.而且其開(kāi)態(tài)比電阻向理論極限靠近了一大步.可達(dá)123 mQ·cm2。
SiC隱埋溝道MOSFET(BCMOS)是MOS工藝最有潛力的新秀.它不只處置了溝道遷移率低的問(wèn)題，且能很好地與MOS器件工藝兼容。研討出的SiC BCMOS器件遷移率抵達(dá)約720 cm2/(V·s);SiC雙極晶體管(BJT)在大功率應(yīng)用時(shí)優(yōu)勢(shì)明顯;經(jīng)研討得到了擊穿電壓為1.677 kV。開(kāi)態(tài)比電阻為5.7 mQ·cm2的4H—SiC BJT。
4.SiC MOSFET的研討
MOSFET在目前的超大范圍集成電路中占有極端重要的位置，而SiC作為獨(dú)逐個(gè)種本征的氧化物是SiO，的化合物半導(dǎo)體。這就使得MOSFET在SiC功率電子器件中具有重要的意義。2000年研制了國(guó)內(nèi)第一個(gè)SiC MOSFETt31。器件最大跨導(dǎo)為0.36mS/mm，溝道電子遷移率僅為14 cm2/(V·s)。反型層遷移率低已成為限制SiC MOSFET展開(kāi)的主要要素。理論和實(shí)驗(yàn)均標(biāo)明.高密度的界面態(tài)電荷和非理想平面構(gòu)成的表面粗糙是招致SiC MOS器件表面。
遷移率低的主要要素。用單電子Monte Carlo方法對(duì)6H—SiC反型層的電子遷移率中止模擬，模擬中思索了界面電荷的庫(kù)侖散射和界面粗糙散射，提出了新的綜合型庫(kù)侖散射模型和界面粗糙散射指數(shù)模型141。模擬結(jié)果標(biāo)明.當(dāng)表面有效橫向電場(chǎng)高于1.5x105V/cm時(shí).表面粗糙散射在SiC反型層中起主要作用;反之，溝道散射以庫(kù)侖散射為主，此時(shí)高密度的界面態(tài)電荷將成為降低溝道遷移率的主要要素。
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