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碳化硅与硅材料器件的对比优势有哪些?

作者:海飞乐技术 时间:2018-07-31 17:36

  碳化硅功率器件的研发始于20世纪90年代im电子竞技投注,目前已成为新型功率半导体器件研究开发的主流im电子竞技投注。业界普遍认为碳化硅功率器件是一种真正的创新技术,有助于对抗全球气候变化im电子竞技投注im电子竞技投注,推动太阳能和节能照明系统的市场发展im电子竞技投注im电子竞技投注。
 
  碳化硅(SiC)是原子的复合体而不是单晶体im电子竞技投注im电子竞技投注,碳化硅的物理特性取决于晶体中碳、硅原子的排列结构,性能的主要差异在于硅和碳原子的相对数目,以及原子排列的不同结构im电子竞技投注,最普通和典型的是六方晶系的结构im电子竞技投注im电子竞技投注im电子竞技投注,称之为6H-SiCim电子竞技投注、4H-SiC和3C-SiCim电子竞技投注。
 
  碳化硅(SiC)半导体材料与常用的第一代半导体材料硅(Si)相比,在多个方面具有明显的优势。碳化硅(SiC)具有宽禁带(Si的2~3倍)im电子竞技投注im电子竞技投注im电子竞技投注、高击穿场强(Si的10倍)im电子竞技投注、高的热导率(Si的3倍)和强的抗辐射能力。
 
  1.宽禁带提高了工作温度和可靠性
  宽禁带材料可提高器件的工作温度im电子竞技投注,6H-SiC和4H-SiC禁带宽度分别高达3.0eV和3.25eV,相应本征温度高达800℃以上im电子竞技投注;即便就是禁带最窄的3C-SiCim电子竞技投注,其禁带宽度也达到2.3eV左右。用碳化硅做成功率器件im电子竞技投注,其最高工作温度有可能超过600℃im电子竞技投注,而硅的禁带宽度为1.12eVim电子竞技投注,理论最高工作温度200℃im电子竞技投注,但硅功率器件结温大于150℃~175℃后im电子竞技投注im电子竞技投注,可靠性和性能指标已经明显降低im电子竞技投注im电子竞技投注。
 
  2.高击穿场强提高了耐压im电子竞技投注im电子竞技投注,减小了尺寸
  高的电子击穿场强带来了半导体功率器件击穿电压的提高im电子竞技投注im电子竞技投注im电子竞技投注。同时im电子竞技投注,由于电子击穿场强提高im电子竞技投注,在增加渗杂密度条件下im电子竞技投注,碳化硅功率器件漂移区的宽带可以降低im电子竞技投注im电子竞技投注,因此可减小功率器件的尺寸。
 
  3.高热导率提高了功率密度
  热导率指标越高im电子竞技投注,材料向环境中传导热的能力越强im电子竞技投注,器件的温升越小im电子竞技投注,越有利于提高功率器件的功率密度im电子竞技投注im电子竞技投注,同时更适合在高温环境下工作im电子竞技投注。
 
  4.强的抗辐射能力im电子竞技投注im电子竞技投注im电子竞技投注,更适合在外太空环境中使用
  在辐射环境下im电子竞技投注,碳化硅器件的抗中子辐射能力至少是硅的4倍im电子竞技投注im电子竞技投注,因此是制作耐高温、抗辐射的电力电子功率器件和大功率微波器件的优良材料im电子竞技投注。




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