什么叫SiC功率器件？

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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。

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。

SiC能够以高频器件结构的SBD（肖特基势垒二极管）结构得到600V以上的高耐压二极管（Si的SBD最高耐压为200V左右）。

因此，如果用SiC-SBD替换现在主流产品快速PN结二极管（FRD:快速恢复二极管），能够明显减少恢复损耗。 有利于电源的高效率化，并且通过高频驱动实现电感等无源器件的小型化，而且可以降噪。 广泛应用于空调、电源、光伏发电系统中的功率调节器、电动汽车的快速充电器等的功率因数校正电路（PFC电路）和整流桥电路中。

SiC-SBD的开启电压与Si-FRD相同，小于1V。 开启电压由肖特基势垒的势垒高度决定，通常如果将势垒高度设计得低，开启电压也可以做得低一些，但是这也将导致反向偏压时的漏电流增大。 ROHM的第二代SBD通过改进制造工艺，成功地使漏电流和恢复性能保持与旧产品相等，而开启电压降低了约0.15V。 SiC-SBD的温度依存性与Si-FRD不同，温度越高，它的导通阻抗就会增加，从而VF值也增加。 不易发生热失控，所以可以放心地并联使用。

Si的快速PN结二极管（FRD:快速恢复二极管）在从正向切换到反向的瞬间会产生极大的瞬态电流，在此期间转移为反向偏压状态，从而产生很大的损耗。 这是因为正向通电时积聚在漂移层内的少数载流子不断地进行电传导直到消亡（该时间也称为积聚时间）。 正向电流越大，或者温度越高，恢复时间和恢复电流就越大，从而损耗也越大。 与此相反，SiC-SBD是不使用少数载流子进行电传导的多数载流子器件（单极性器件），因此原理上不会发生少数载流子积聚的现象。由于只产生使结电容放电程度的小电流，所以与Si-FRD相比，能够明显地减少损耗。 而且，该瞬态电流基本上不随温度和正向电流而变化，所以不管何种环境下，都能够稳定地实现快速恢复。 另外，还可以降低由恢复电流引起的噪音，达到降噪的效果。