1kW宽带线性SiC功率放大器设计

简述了SiC宽禁带半导体材料的特性,通过与传统Si半导体材料相比较,该材料在击穿电场强度、截止频率、热传导率、抗辐射能力、结温和热稳定性等方面具有明显优势。SiC宽禁带功率器件在输出功率、功率密度、工作频率、环境适应性等方面具有卓越的性能,在雷达发射机中有良好的应用前景。文中利用SiC宽禁带功率器件设计制作了L波段1 kW功率放大器,对SiC宽禁带功率放大器进行了性能测试,根据实验数据分析了SiC宽禁带功率器件对固态雷达发射机性能的改善。     

碳化硅器件挑战现有封装技术

碳化硅(SiC)器件的新特性和移动应用的功率密度要求给功率器件的封装技术提出了新的挑战。现有功率器件的封装技术主要是在硅基的绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)等基础上发展起来的,并一直都在演进,但这些渐进改良尚不足以充分发挥SiC器件的性能,因而封装技术需要革命性的进步。在简述现有封装技术及其演进的基础上,主要从功率模块的角度讨论了封装技术的发展方向。同时讨论了功率模块的新型叠层结构以及封装技术的离散化、高温化趋势,并对SiC器件封装技术的发展方向做出了综合评估。     

功率MOSFET的研究与进展

器件设计工艺、封装、宽禁带半导体材料和计算机辅助设计4大技术的发展进步使得功率MOSFET的性能指标不断达到新的高度。超级结技术使得高压功率MOSFET的导通电阻大大降低,降低栅极电荷和极间电容的改进沟槽工艺和横向扩散工艺技术进一步提高了低压功率MOSFET的优值因子,中小功率MOSFET继续朝着单片集成智能功率电子发展。功率MOSFET封装呈现出集成模块化、增强散热性和高可靠性的特点。基于宽禁带半导体材料SiC和GaN的功率MOSFET具有高温、高频和低功耗等优异性能,计算机辅助设计工具引领功率MOSFET在工艺设计、制造和电路系统应用方面快速发展。     

高性能高可靠性SiC MOSFET的关键设计与优化

1引言近年内,碳化硅功率器件已逐渐成为高压、高频及高效率应用场合需求的首选。性能、可靠性和成本是决定功率器件商业化进程的三个重要维度,此三者一般互为矛盾关系。但回顾SiC MOSFET器件的技术发展历程可以发现,通过优化制造工艺和器件设计,不仅带来性能和可靠性的提升,也降低了单颗芯片成本,技术发展成为推动SiC MOSFET商业化进程的重要源动力。     

SiC宽禁带功率器件在雷达发射机中的应用分析

介绍了SiC宽禁带半导体材料的特性,通过与Si和GaAs半导体相比较,该材料在击穿电场强度、截止频率、热传导率、抗辐射能力、结温和热稳定性等方面具有显著优点。SiC宽禁带功率器件,尤其在输出功率、功率密度、工作频率、工作带宽、环境适应性和总效率等方面具有卓越的性能,在雷达发射机中有良好的应用前景。文章还详细论述了现代雷达对SiC功率器件的具体指标要求。     

安森美发布新的650V碳化硅(SiC)MOSFET

推动高能效创新的安森美半导体(ON Semiconductor,美国纳斯达克上市代号:ON),发布一系列新的碳化硅(SiC)MOSFET器件,适用于功率密度、能效和可靠性攸关的高要求应用。设计人员用新的SiC器件取代现有的硅开关技术,将在电动汽车(EV)车载充电器(OBC)、太阳能逆变器、服务器电源(PSU)、电信和不间断电源(UPS)等应用中实现显著更好的性能。     

碳化硅器件发展概述

概要介绍了第三代半导体材料碳化硅(SiC)在高温、高频、大功率器件应用方面的优势,结合国际上SiC肖特基势垒二极管,PiN二极管和结势垒肖特基二极管的发展历史,介绍了SiC功率二极管的最新进展,同时对我国宽禁带半导体SiC器件的研究现状及发展方向做了概述及展望。     

富士通半导体明年计划量产氮化镓功率器件

<正>富士通半导体(上海)有限公司近日宣布采用其基于硅基板的氮化镓(GaN)功率器件的服务器电源单元成功实现2.5 kW的高输出功率,富士通半导体计划将于2013年下半年开始量产这些GaN功率器件。这些器件可广泛用于电源增值应用,对实现低碳社会做出重大贡献。与传统硅基功率器件相比,基于GaN的功率器件具有导通电阻低和能够进行高频操作等特性。而这些特性恰恰有利于提高电源单元转换效率,并使电源单元更加紧凑。富士通半导体计划在硅基板上进行GaN功率     

新型电力电子器件及其进展

本文重点介绍了几种新型的硅(如COOLMOS、IGBT、IEGT、MCT、GTO、IGCT、PIC)和碳化硅器件(如SiC—功率MOSFET、SiC—Bi—MOSFET和SiC—GTO)。分析了这些器件的结构特点、工作原理，给出了这些新器件的发展动态、未来发展趋势及其进一步发展的主要技术障碍。     

适用功率MOSFET封装的选择

随着个人计算机、服务器、网络及电信系统等很多最终设备的功率水平和功率密度的要求持续不断提高,对组成电源管理系统的元部件的性能提出了越来越高的要求。直到最近,硅技术一直是提高电源管理系统性能的最重要因素。然而,过去数年中硅技术的改进已经将MOSFET的RDS(on)和功率半导体的发热量降低到了相当低的水平,以至封装限制了器件性能的提高。随着系统电流要求成指数性增加,市场上已经出现了多种先进的功率MOSFET封装。流行的封装形式包括:DPAK、SO-8、CopperStrap SO-8、PowerPak、LFPAK、 DirectFET、iPOWIR等。虽然…     

GaN功率器件栅驱动电路技术综述

第三代宽禁带半导体GaN晶体管具有低导通阻抗、低寄生参数和更快的开关速度,有望取代传统Si MOSFET,成为未来高性能电源系统实现方案。GaN器件的优势在400 V以上高压系统中更为明显,可以实现更高的开关频率和功率密度,显著提高系统的转换效率,特别适合电源模块小型化发展趋势。介绍了200 V以下低压GaN驱动电路的应用和关键技术。分析了从低压系统拓展到400 V以上高压系统时需要作出的优化与改进。详细介绍了高压GaN系统中基于无磁芯变压器耦合隔离的隔离驱动技术和耗尽型GaN负压栅驱动技术。最后,总结了目前高压GaN驱动电路在工业领域的具体应用。     

4H-SiC power devices for use in power electronic motor control

Silicon carbide (SiC) is an emerging semiconductor material which has been widely predicted to be superior to both Si and GaAs in the area of power electronic switching devices. This paper presents an overview of SiC power devices and concludes that the MOS turn-off thyristor (MTO™), comprising of a hybrid connection of SiC gate turn-off thyristor (GTO) and MOSFET, is one of the most promising near term SiC switching device given its high power potential, ease of turn-off, 500°C operation and resulting reduction in cooling requirements. The use of a SiC and an anti-parallel diode are primary active components which can then be used to construct an inverter module for high-temperature, high-power direct current (d.c.) motor control.     

寄生电感对碳化硅MOSFET开关特性的影响

相比于传统的Si IGBT功率器件而言,碳化硅MOSFET可达到更高的开关频率、更高的工作温度以及更低的功率损耗.然而,快速的暂态过程使开关性能对回路的寄生参数更加敏感.因此,为了评估寄生电感对碳化硅MOSFET开关性能的影响,基于回路电感的概念,将栅极回路寄生电感、功率回路寄生电感以及共源极寄生电感等效成3个集总电感,并且从关断过电压、开通过电流及开关损耗等3个方面,对这3个电感对SiC MOSFET开关性能的影响进行了系统的对比研究.研究表明:共源极寄生电感对开关的影响最大,功率回路寄生电感次之,而栅极回路寄生电感影响最小.最后,基于实验分析结果,为高速开关电路的布局提出了一些值得借鉴的意见.     

三代半导体功率器件的特点与应用分析

以S i双极型功率晶体管为代表的第一代半导体功率器件和以GaAs场效应晶体管为代表的第二代半导体功率器件为雷达发射机的大规模固态化和可靠性提高做出了贡献。近年来以S iC场效应功率晶体管和GaN高电子迁移率功率晶体管为代表的第三代半导体--宽禁带半导体功率器件具有击穿电压高、功率密度高、输出功率高、工作效率高、工作频率高、瞬时带宽宽、适合在高温环境下工作和抗辐射能力强等优点。人们寄希望于宽禁带半导体功率器件来解决第一代、第二代功率器件的输出功率低、效率低和工作频率有局限性以至于无法满足现代雷达、电子对抗和通信等电子装备需求等方面的问题。文中简要介绍了半导体功率器件的发展背景、发展过程、分类、特点、应用、主要性能参数和几种常用的半导体功率器件;重点叙述了宽禁带半导体功率器件的特点、优势、研究进展和工程应用;对宽禁带半导体功率器件在新一代雷达中的应用前景和要求进行了探讨。     

碳化硅电力电子器件及其制造工艺新进展

评述了各种碳化硅电力电子器件研究开发的最新进展及其发展前景,指出碳化硅的优势不仅仅限于能提高功率开关器件的电压承受能力、高温承受能力和兼顾频率与功率的能力,还在于能大幅度降低器件的功率损耗,使电力电子技术的节能优势得以更加充分地发挥.针对碳化硅材料的特殊性和实现碳化硅器件卓越性能的需要,分析了器件工艺当前亟待解决的问题.     

SiC和GaN电力电子器件的研究进展

与传统的Si基器件相比,SiC和GaN器件具有工作温度高、击穿电压高、开关速度快等优势,因此SiC和GaN材料是制备电力电子器件的理想材料。总结了近年来SiC和GaN电力电子器件的研究进展,包括二极管,MOSFET,JFET和BJT结构的SiC器件,以及SBD,PN结二极管,HEMT和MOSFET结构的GaN器件。     

碳化硅功率器件及其应用的最新研发进展

本文基于最近几年发现的新效应和创新设计,综合评述了4H-SiC功率器件：MOSFET、IGBT、SiCGT和PiN二极管的最新研发进展,包括研发过程遇到的主要技术难题,器件特性和初步应用。实验初步验证,SiC功率器件具有高效节能和实现高功率密度的能力。     

Advances in SiC power MOSFET technology

In recent years, SiC has received increased attention because of its potential for a wide variety of high temperature, high power, high frequency, and/or radiation hardened applications under which conventional semiconductors cannot adequately perform. For semiconductor devices designed to operate in these harsh conditions, SiC offers an unmatched combination of electronic and physical properties. The availability of SiC wafers on a commercial basis has led to the demonstration of many types of metal-oxide semiconductor (MOS)-gated devices that exploit its unique properties. To which extent the potential of SiC power MOSFET can be utilized is a question of appropriate SiC polytype, device structure, MOS interface quality and maturity of the technology. This paper reviews the present status of the SiC power MOSFETs technology that is approaching commercialization. Emphasis is placed upon the impact of SiO₂–SiC interface quality on the performance of SiC MOSFETs.