试析碳化硅电力电子器件发展及其应用摘要：电力电子技术包括半导体功率器件技术、功率变换技术及控制技术等，但以往的电力电子器件的制成材料都是硅半导体材料，近些年来随着科学技术的发展，越来越多具有优良性能的新型化合物半导体材料应用于电力电子器件的制造中。文章对碳化硅材料的应用优势进行了介绍，并对碳化硅材料在电力电子器件中的发展和应用前景进行了分析。关键词：碳化硅材料；电力电子器件；硅半导体材料；新型化合物；高频大功率器件文献标识码：A：TN387：1009-2374（2015）36-0037-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.36.017相较于硅器件，碳化硅主要具有稳定性良好、热导率高、载流子饱和漂移速度高等优点，可以制作各种耐高温的高频大功率器件，由于碳化硅材料的这种良好的使用性能，所能达到的使用效果是以往硅器件所达不到的，从而成为当前发展最成熟的宽---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---禁带半导体材料。由于碳化硅材料可以在温度超过600℃的工作环境中保持良好的工作状态，对工作环境具有更高的适应性，同时在额定阻断电压相同的前提下，碳化硅材料所制成的功率开关器件与以硅材料所制成的器件相比，不仅具有更高的工作效率，其也具有更低的通态比电阻，基于以上优点使得碳化硅材料在电力电子器件的制作中被广泛应用。尽管碳化硅器件面积由于受到自身晶格缺陷的限制而远不能与硅器件相比，产量、成本以及可靠性方面也对碳化硅器件的发展具有一定的阻碍，但自从1990年直径30mm的碳化硅单晶片上市以来，随着科技的迅速发展，各种高品质的碳化硅应用技术被研究、开发出来，碳化硅材料在电力电子器件中的应用范围也逐渐在扩大，并使得其在部分电力电子技术领域逐渐替代了以往的硅器件。近些年来，在美国、德国等各大公司以碳化硅材料发明生产了许多的电力电子器件，这些器件都具有反向恢复时间短、反向漏电流极小、高温条件下工作状态没有明显改变等优点。特别需要提到的就是肖特基势垒二极管，以碳化硅材料制造的比以往由---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---硅和砷化镓材料制造而成的肖特基势垒二极管适用范围从250V提高到了1200V，相信随着科学技术的不断提高，其使用范围将会更大，这在电力电子器件的发展中是一个质的提高。同时由于使用碳化硅材料所带来的整体效益明显高于碳化硅与硅器件之间的制作成本差异，相信在不久的将来，在电力电子器件的制造中碳化硅的使用将会更加广泛，电力电子器件也将会具有更高的使用性能。1在电力电子器件中关于碳化硅研发工作的进展随着碳化硅器件在电力电子中的应用越来越广泛，使得关于碳化硅的研发工作进展也不断加快。图1表示碳化硅器件研发进程中肖特基势垒二极管和碳化硅pn结二极管阻断电压和场效应器件品质因子（FM）的最高水平随时间递增的情况：通过图1可以发现，在进入新世纪以来，电力电子器件基本性能参数增长相较以前更为迅速，对场效应器件的研发进展更加明显，证明场效应器件具有巨大的发展潜力。在电力电子器件的应用方面，由于浪涌电流会引起器件结温的骤然升高，通态比电阻偏高的器件，其浪涌电流承受能力也会随之降低，因此电力电子器件---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---在需要时尽可能降低静态和动态损耗外，还要注意提高浪涌电流的承受能力。同时单极功率器件的通态比电阻随阻断电压的提高而增加，尽管硅器件具有较好的性能价格比，但这也是需要电压的等级控制在100V以内，从而使得难以满足高频应用的需要，如果使用碳化硅器件制造单极器件，其通态压降将会低于硅双极器件，纵使在阻断电压高于10kV的前提下，其结果也是一样，单极器件在工作效率等方面相较于双极器件具有更加明显的优势，同时肖特基势垒二极管能够更好地促进碳化硅电力电子器件的商品化进程，因此在碳化硅电力电子器件的研究和开发过程中，首先就要重点进行肖特基势垒二极管的研究和开发。1.1碳化硅肖特基势垒二极管（SBD）在全世界中首次研制成功出了6H-SiC碳化硅肖特基势垒二极管是由美国北卡州立...