何時應對寬能帶隙材料時代

氮化鎵器件

　　從理論上講，氮化鎵垂直器件在傳導率方面優(yōu)于碳化硅器件。這一點常用明確的Rdson對比額定BV圖形來表示。問題在于缺乏具有合 理的成本和直徑的均勻的氮化鎵基層。因此，幾乎所有的努力都放在了橫向高電子遷移率晶體管（HEMT）上面，這些晶體管并未延續(xù)垂直器件的思路。這些器件 的性能取決于減小特征尺寸、2維電子氣（2DEG）接觸阻抗以及漏極漂移長度。這意味要獲取低阻抗，高表面電場是不可避免的，并且這些器件不能承受很大的 雪崩電流。這些器件必須采取保守設計的方式，以確保瞬變電壓值不會達到實際器件的擊穿電壓。高電子遷移率晶體管是帶有漏肖特基柵極的常開器件，所以，對于 高電壓一般采用一種絕緣柵極結構和常閉器件設計中的一種創(chuàng)新方法。

　　碳化硅器件成功的關鍵是加快了解成本和材料缺陷方面的知識，開發(fā)基底和外延生產(chǎn)能力，并轉換至150mm晶圓尺寸，以便使用廣泛的晶圓生產(chǎn)能力。預計在今 后2至3年將會出現(xiàn)600V至1700V以及電壓更高的商用器件。氮化鎵器件成功的關鍵在于提高150mm至200mm晶圓的產(chǎn)量以及降低MOCVD工藝 的成本，采用能夠承受高工作電壓和表面電場應力的器件和材料設計。這在100V至600V器件的開發(fā)中已經(jīng)開始實施，預計在未來2至3年這些器件的產(chǎn)量會 快速攀升。

　　硅器件將來能夠承受其他技術的沖擊嗎？回答是肯定的！憑借數(shù)十年的可靠性驗證和現(xiàn)場使用，以及具有成本效益的高度成熟制造設施，在未來數(shù)年中，IGBT、 SuperFET? MOSFET以及STEALTH?整流器將會滿足600V至1200V市場需求。屏蔽柵PowerTrench? 硅器件仍然是25V至150V應用的首選器件。隨著系統(tǒng)設計人員學習使用寬能帶隙器件的高頻能力，這些器件在系統(tǒng)性能、尺寸以及成本方面的優(yōu)勢將會顯現(xiàn)出 來，并在2020年前乃至其后十年中逐步推動該產(chǎn)業(yè)的轉變，實現(xiàn)寬能帶隙器件的普遍使用。