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超過20kV:半導(dǎo)體元件的世界最高耐壓

—— 新元件與原來相比還提高了輸出電流
作者: 時(shí)間:2012-06-07 來源:電子網(wǎng) 收藏

  日本京都大學(xué)工學(xué)研究系電子工學(xué)專業(yè)教授木本恒暢等人的研究小組,試制出了耐壓高達(dá)21.7kV的SiC制PiN。此前雖有耐壓為十?dāng)?shù)kV的功率元件,但超過20kV的尚為首次,“是元件中的世界最高值”(木本)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/133272.htm

  該的設(shè)想用途為置換變電站使用的硅制GTO。比如,日本的電網(wǎng)電壓為6.6kV,因此要求耐壓達(dá)到20kV。據(jù)稱目前是使用3~4個(gè)數(shù)kV的GTO來確保耐壓的。如果使用耐壓超過20kV的SiC制PiN,一個(gè)即可滿足要求。由此,轉(zhuǎn)換器及冷卻器等便可實(shí)現(xiàn)小型化,從而有助于削減變電站的設(shè)備面積及建設(shè)費(fèi)用。加之,因可減輕各元件上產(chǎn)生的電壓降低現(xiàn)象,所以據(jù)稱還能減少電力損失。

  木本等人的研究小組2007年就試制出了耐壓為10kV的SiC制PiN二極管。此次為了提高耐壓,主要作了三項(xiàng)改進(jìn)。

  第一是加厚了n型漂移層。10kV品的n型漂移層厚度為90μm左右,而此次的產(chǎn)品為186μm,增加到了約兩倍。漂移層越厚,積層所需要的時(shí)間越長。于是,此次提高了成膜速度。10kV品以每小時(shí)40μm的速度積層,而此次則提高到了80μm。另外,漂移層的雜質(zhì)濃度為3×1014,與原產(chǎn)品同等。

  第二是減少了稱為“點(diǎn)缺陷”的結(jié)晶缺陷。據(jù)稱,與原來的10kV品相比,點(diǎn)缺陷密度減少到了1/100左右。具體而言,從1013/cm3左右減少到了1011/cm3左右。

  第三是緩和了端部電場集中現(xiàn)象的發(fā)生。這是通過采用名為“空間調(diào)制JTE”的新構(gòu)造而實(shí)現(xiàn)的。

  新元件與原來相比,還提高了輸出電流。原來在10V電壓下輸出電流為25A,此次則提高到了70A左右。導(dǎo)通電阻為44mΩcm2。

  另外,新元件的詳情將在功率國際學(xué)會(huì)“ISPSD2012”(比利時(shí),2012年6月3~7日舉行)上公開。

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關(guān)鍵詞: SIC 二極管 半導(dǎo)體

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