碳化硅SiC的能带隙是硅的2.8倍(宽带隙),达到3.09电子伏。其绝缘击穿场强是硅的5.3倍,高达3.2MV/cm。,其热导率是硅的3.3倍,为49 w/cm.k。
像硅半导体材料一样,它可以制成结型器件、场效应器件,以及与金属和半导体接触的肖特基二极管。
其优点是:
(1)碳化硅单载流子器件的漂移区薄,通态电阻小。比硅器件小100-300倍。由于导通电阻小,碳化硅功率器件的正向损耗也小。
(2)碳化硅功率器件由于击穿电场高,击穿电压高。比如商用硅肖特基的电压不到300V,而几个商用碳化硅肖特基二极管的击穿电压已经达到了600V..
(3)碳化硅具有高热导率,因此碳化硅功率器件具有低结-环境热阻。
(4)碳化硅器件可以在高温下工作,碳化硅器件一直工作在600?c,而硅器件的工作温度只有150?C.
(5)碳化硅抗辐射能力强。
(6)碳化硅功率器件的正反向特性随温度和时间变化很小,可靠性好。
(7)碳化硅器件具有良好的反向恢复特性,反向恢复电流低,开关损耗低。碳化硅功率器件可以工作在高频(20KHz)。
(8)碳化硅器件在减小功率器件体积、降低电路损耗方面做出了重要贡献。
碳化硅肖特基二极管的应用
SiC肖特基二极管主要应用于混合电源、光伏逆变器、矿机电源、焊机和充电桩。
碳化硅肖特基二极管(SiCSBD)是一种单极器件,采用结势垒肖特基二极管结构(JBS)。因此,与传统的硅快恢复二极管(SiFRD)相比,碳化硅肖特基二极管具有理想的反向恢复特性。它能有效降低反向漏电流,并具有较好的耐高压性能。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数,电阻随着温度的升高逐渐增大,与硅FRD正好相反。这使得碳化硅肖特基二极管非常适合并联,增加了系统的安全性和可靠性。当器件从正向切换到反向阻断时,几乎没有反向恢复电流,反向恢复时间小于20ns, 即使是600V10A碳化硅肖特基二极管的反向恢复时间也小于10ns。因此,碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率,在相同频率下具有更高的效率。