高溫SiC器件
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-12
高溫SiC器件的實例教程
王俊教授近十年主要從事功率半導體器件及其在電力電子系統中應用的研究，研制了世界首個碳化硅ETO晶閘管，在國際高水平刊物和會議上已發表論文七十余篇，獲2項美國發明專利和1項日本發明專利，5項中國專利。主要研究方向包括：1）硅基功率MOSFET和IGBT的研究，碳化硅（SiC）功率器件的研究，3）氮化鎵（GaN）器件的研究，4)電力電子器件的智能驅動，5）高功率密度變換器的研究。近年來，主持參與了國家自然科學基金面上項目、國家“863”項目和企業橫向合作項目等。
來源：寬禁帶半導體技術創新聯盟
SiC功率器件的概況
SiC（碳化硅）功率器件以其耐高溫、耐高壓、低開關損耗等特性，能有效實現電力電子系統的高效率、小型化、輕量化、高功率密度等要求，受到了新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網等領域的追捧。
在車用領域，SiC功率器件在能量轉換效率上的顯著優勢，能有效增加電動汽車的續航里程和充電效率。另外，SiC器件的導通電阻更低、芯片尺寸更小、工作頻率更高，能夠使電動汽車適應更加復雜的行駛工況。隨著SiC良率的提升、成本的降低，SiC功率器件在新能源汽車上的裝機量會大幅上升，SiC功率器件的車用需求也會迎來跨越式發展。
當前，SiC全球產業布局上，形成美、歐、日三強態勢，但與第一代、第二代半導體材料相比，全球第三代半導體產業均還在發展初期，國內與主流SiC產業差距不大，為國產三代半產業提供了彎道超車、打入半導體元器件高端產業鏈的機會。
國產SiC功率器件面臨的主要問題
目前，SiC產業普遍遇到的問題是良率低、成本高的瓶頸，而對于國產器件，一致性和可靠性也是其市場應用的攔路虎，要獲取市場信任與認可，可靠性驗證是必經之路。驗證SiC功率器件高溫與高壓下的模擬壽命，可采用高溫反偏（HTRB）作為基礎的驗證試驗。
SiC功率器件的高溫反偏試驗
1、高溫反偏試驗的作用
高溫反偏試驗是模擬器件在靜態或穩態工作模式下，以最高反偏電壓或指定反偏電壓進行工作，以研究偏置條件和溫度隨時間對器件的壽命模擬。甚至一些廠商還會將其作為一篩或二篩的核心試驗。
2、高溫反偏的試驗條件
分立器件的高溫反偏主要采用的試驗標準有MIL-STD-750 方法1038、JESD22-A108、GJB 128A-1997 方法1038、AEC-Q101表2 B1項等。
展開 英飛凌將把這項技術用于碳化硅（SiC）晶圓的切割上，從而讓單片晶圓可出產的芯片數量翻番。進一步加碼碳化硅市場。
在早些時候，意法半導體CEO在接受半導體行業觀察等媒體采訪也談到，該公司的碳化硅產品已實現批量出貨，年出貨金額在今年能突破一億美元，市場占有率高達90%；X—Fab也聲稱將擴大晶圓的生產；日本羅姆今年四月也宣布，將在其福岡筑后工廠投建新廠房，擴充碳化硅產能。
多方面的消息證明，碳化硅大戰一觸即發。
SiC功率器件需求大增
據Semiconductor Engineering報道，SiC是一種基于硅和碳的復合半導體材料。在生產流程中，專門的SiC襯底被開發出來，然后在晶圓廠中進行加工，得到基于SiC的功率半導體。許多基于SiC的功率半導體和競爭技術都是專用晶體管，它們可以在高電壓下開關器件的電流。它們用于電力電子領域，可以實現系統中電力的轉換和控制。
得益于其垂直架構，因此相較于氮化鎵和硅，碳化硅可以承受更高的電壓，能適用于1000V以上的應用市場。以硅而言，目前硅基MOSFET多應用在1000V以下，約600~900V之間，若是超過1000V，其芯片體積(Chip Size)會變得很大，以及切換損耗、寄生電容都會跟著提升，另外價格也會大漲，因此較不適用于1000V以上的應用。而SiC因其寬帶隙技術脫穎而出。而與傳統硅基器件相比，SiC的擊穿場強更是傳統硅基器件的10倍，導熱系數是傳統硅基器件的3倍，具有極其強大的優勢。
SiC和GaN設計方式不同，耐壓程度也因而有所差異。
羅姆在接受半導體行業觀察采訪時也表示，在功率元器件領域中，SiC作為新一代材料備受矚目，與傳統使用的Si相比，SiC元器件實現低導通電阻、高速開關、高溫工作。
展開 來源：半導體行業觀察
射頻解決方案的領先供應商Qorvo今天宣布，公司已收購位于新澤西州普林斯頓的 United SiliconCarbide (UnitedSiC)，一家領先的碳化硅 (SiC) 功率半導體制造商。據介紹，收購 United Silicon Carbide 將 Qorvo 的影響力擴大到快速增長的電動汽車 (EV)、工業電源、電路保護、可再生能源和數據中心電源市場。據報道，在收購之后，UnitedSilicon Carbide 將成為 Qorvo 基礎設施和國防產品 (IDP) 業務的一部分，由 Chris Dries 博士領導，Chris Dries 博士曾任 United Silicon Carbide 總裁兼首席執行官，現在是 Qorvo 功率器件解決方案的總經理。
Qorvo IDP 總裁Philip Chesley 表示：“UnitedSiC加入我們的 IDP 事業部，顯著擴大了我們在高功率應用領域的市場機會。此次收購使 Qorvo 能夠提供高價值、一流的智能電源解決方案，涵蓋電源轉換、運動控制和電路保護應用。”
Dries 博士表示：“作為 Qorvo 的一部分，我們的團隊很高興能夠擴展我們的 SiC 產品組合，并繼續以速度和規模構建業務，努力通過業界最高性能的設備加速 SiC 的采用。我們的 SiC 技術，加上 Qorvo 互補的可編程電源管理產品和世界一流的供應鏈能力，使我們能夠在高級應用中提供卓越的電源效率水平?！?United Silicon Carbide 的產品組合現在涵蓋 80 多種 SiC FET、JFET 和肖特基二極管器件。
展開 來源：電力電子技術與新能源
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LED是Light Emitting Diode的簡稱，即發光二極管，如今LED常常以燈箱、招牌及各種電器的指示燈和背光燈的角色出現，也往往是汽車尾燈、大燈、高位剎車燈、日間行車燈的重要組成。
目前，汽車照明系統智能化已成為汽車智能化發展的主要發力點，而燈控這一照明系統大腦也逐漸被整車企業所關注。過去常選擇壽命僅500小時左右的鹵素燈，而目前主流LED前照燈的壽命高達25000小時左右，幾乎可以覆蓋車輛的整個生命周期
報告主題：一文搞懂SiC功率器件的市場、應用和制造
報告作者：Dr. Victor Veliadis
Deputy Executive Director and CTO, PowerAmerica
Professor ECE North Carolina State University,
來源：01芯聞
作者：棟幺
原標題：《特斯拉澎湃動力來自何方？》
互聯網上關于特斯拉電動汽車的拆解和分析很多，例如老爺子Sandy Munro對Model 3/Y和油管上Weber Auto等up主對動力總成部分的拆解，楊逸軒@知乎也寫了一系列不錯的綜述文章。考慮到這些視頻或者報告多集中在整車或者系統方面
如今，越來越多的汽車制造商涉足電動汽車 (EV) 開發，但是電動汽車的駕程過短卻始終是個問題。盡管采用空氣動力學設計、更輕質的材料、更高效的功耗等方法確有成效，但這還遠遠不夠。汽車電力電子設計人員還需要使用先進的寬帶隙半導體
來源：碳化硅芯觀察
第三代半導體器件毫不夸張的講為電力電子行業帶來了革新，基于其高速，小體積，低功耗越來越廣泛應用在汽車、工業級消費電子行業。
我們先來看看不同技術的功率器件的區別，下圖可以看到傳統的Si基的IGBT或者MOSFET管要么分布在高壓低速的區間
為什么說車載電源是SiC上車的第一個落腳點？
電動車在動力性能、智能化方面超越燃油車，但電動車在續航里程方面仍面臨著補能焦慮的問題，傳統燃油車加一次油時間為5分鐘，而目前快充至少要60分鐘。在高峰期充電排隊等候的時間亦進一步拉長。
來源：松哥電源
碳化硅 (SiC) 單極半導體具有廣泛的商業用途，但它們的操作受到擊穿電壓和漂移層比電阻或比導通電阻之間的權衡關系的限制。包括超結結構，即在漂移層的溝槽中排列 n 和 p 層，或在器件中實現雙極操作，提供了一種克服這種單極限制的方法。雙極操作通過在漂移層中引起電導調制而導致導通電阻的大幅降低。但雙極操作并非沒有缺點
來源：摩爾芯聞
編譯自miragenews
碳化硅 (SiC) 單極半導體具有廣泛的商業用途
