第三代半導(dǎo)體碳化硅是目前半導(dǎo)體領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題。提到碳化硅（SiC），人們的第一反應(yīng)是其性能優(yōu)勢(shì)，如 更低損耗、更高電壓、更高頻率、更小尺寸和更高結(jié)溫，非常適合制造大功率電子器件；如果說(shuō)到應(yīng)用，大多數(shù)人都會(huì)說(shuō)它成本太高，推廣起來(lái)需假以時(shí)日，等等。事實(shí)上，在一些有性能、效率、體積、散熱，甚至系統(tǒng)成本有要求的應(yīng)用中，典型代表行業(yè)如電源。碳化硅器件與硅器件的成本差距正在收窄。

        Wayon維安代理SiC器件的結(jié)構(gòu)和特征：  wayon維安代理Si料中，越是高耐壓器件其單位面積的導(dǎo)通電阻就越大（通常以耐壓值的大概2-2.5次方的比例增加），因此600V以上的電壓中主要采用IGBT（絕緣柵極雙極型晶體管）。IGBT通過(guò)電導(dǎo)率調(diào)制，向漂移層內(nèi)注入作為少數(shù)載流子的空穴，因此導(dǎo)通電阻比MOSFET還要小，但是同時(shí)由于少數(shù)載流子的積聚，在關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生尾電流，從而造成極大的開(kāi)關(guān)損耗。

       SiC器件漂移層的阻抗比Si器件低，不需要進(jìn)行電導(dǎo)率調(diào)制就能夠以高頻器件結(jié)構(gòu)的MOSFET實(shí)現(xiàn)高耐壓和低阻抗。而且MOSFET原理上不產(chǎn)生尾電流，所以用SiC MOSFET替代IGBT時(shí)，能夠明顯地減少開(kāi)關(guān)損耗，并且實(shí)現(xiàn)散熱部件的小型化。另外，SiC MOSFET能夠在IGBT不能工作的高頻條件下驅(qū)動(dòng)，從而也可以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)器件的小型化。與600V～1200V的Si MOSFET相比，SiC MOSFET的優(yōu)勢(shì)在于芯片面積小（可以實(shí)現(xiàn)小型封裝），而且體二極管的恢復(fù)損耗非常小。

圖1：硅材料和碳化硅材料參數(shù)對(duì)比

                                               表1 ：硅材料和碳化硅材料參數(shù)對(duì)比

  那么，基于如此明顯的優(yōu)勢(shì)的碳化硅材料制成的碳化硅肖特基器件能帶來(lái)哪些優(yōu)勢(shì)呢？

    1、器件自身優(yōu)勢(shì)：擊穿電壓高（常用電壓有650V/1200V）、可靠性高（結(jié)溫175℃ ）、開(kāi)關(guān)損耗小和導(dǎo)通損耗小、器件反向恢復(fù)時(shí)間幾乎為0，且恢復(fù)電壓應(yīng)力較?。▍⒖枷聢D），有利于降低系統(tǒng)噪聲，提高EMI裕量。

圖2  Si FRD 反向恢復(fù)波形

圖3  SiC SBD 反向恢復(fù)波形

  2、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：在CCM PFC電路中，碳化硅肖特基較小的反向恢復(fù)電流可以降低主功率MOSFET開(kāi)啟瞬間的電流應(yīng)力，從而使它能夠以較少的熱損失轉(zhuǎn)換電能，硅半導(dǎo)體必須大得多才能實(shí)現(xiàn)相同的性能。這體現(xiàn)在產(chǎn)品上，即碳化硅肖特基在降低電源溫度提高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)還能顯著減小電源的尺寸，這將為制造商帶來(lái)巨大的效益。

                                                              圖4  CCM PFC 電路圖

       Wayon維安代理商功率半導(dǎo)體作為電力系統(tǒng)的組成部分，是提升能源效率的決定性因素之一。在肖特基發(fā)展歷程中，追求更低損耗是行業(yè)一直以來(lái)的共同目標(biāo)，肖特基器件損耗主要由導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗導(dǎo)致，且無(wú)用功損耗會(huì)以發(fā)熱的行式釋放，使電源溫度升高。

      導(dǎo)通損耗和正向壓降正相關(guān)，我們根據(jù)V_F正向壓降公式以及公式分解可以得到，降低芯片厚度可以有效降低V_F。從而降低導(dǎo)通損耗。

        而開(kāi)關(guān)損耗和電容值正相關(guān)。根據(jù)推導(dǎo)公式可得，減小結(jié)面積可以有效降低電容值，從而降低開(kāi)關(guān)損耗。

       從設(shè)計(jì)人員的角度來(lái)看，正向壓降與電容二者之間的平衡至關(guān)重要，而使用新工藝可以帶來(lái)更優(yōu)的綜合性能。目前碳化硅肖特基產(chǎn)品工藝節(jié)點(diǎn)大致可以分為4個(gè)：

       第一代產(chǎn)品芯片厚度以300μm以上為工藝節(jié)點(diǎn)，常見(jiàn)厚度為300μm、350μm、390μm厚度。此工藝制造的芯片厚度較厚，對(duì)加工過(guò)程中減劃、金屬化等等工藝要求較低，但是缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，由于芯片較厚故很難在正向壓降和電容之間得到一個(gè)較優(yōu)的綜合性能，目前國(guó)內(nèi)少部分廠家還沿用此工藝。

      第二代產(chǎn)品以芯片厚度為250μm為代表。目前國(guó)內(nèi)廠家量產(chǎn)產(chǎn)品大多采用此節(jié)點(diǎn)工藝，維安第一代產(chǎn)品也是基于此節(jié)點(diǎn)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)（目前已經(jīng)更新到第三代），但是此工藝較國(guó)際一線(xiàn)大廠還有一定差距。

        第三代產(chǎn)品以芯片厚度150μm為代表。這個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)也是國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家在21年底到22年初推出的新工藝平臺(tái)，大部分廠家目前還正在處于研發(fā)階段，部分國(guó)際一線(xiàn)大廠量產(chǎn)產(chǎn)品采用150μm工藝節(jié)點(diǎn)，例如CREE C6系列在此節(jié)點(diǎn)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但此工藝具國(guó)際最優(yōu)水平還有一定差距。

      第四代產(chǎn)品以100μm厚度為代表。此工藝水平為目前國(guó)際最優(yōu)量產(chǎn)水平，國(guó)際上英飛凌C6等產(chǎn)品采用此節(jié)點(diǎn)工藝進(jìn)行開(kāi)發(fā)，得到VF和電容性能的綜合優(yōu)勢(shì)，維安目前量產(chǎn)主推工藝也是采用此節(jié)點(diǎn)，工藝水平領(lǐng)先國(guó)內(nèi)主流1代~1.5代水平。

       3年的潛心研發(fā)，加之在開(kāi)發(fā)過(guò)程中不斷自我優(yōu)化迭代，維安碳化硅肖特基產(chǎn)品歷經(jīng)250μm、150μm、100μm三次更新，目前量產(chǎn)產(chǎn)品全部采用100μm節(jié)點(diǎn)（維安第三代）薄片工藝，通過(guò)降低芯片厚度降低導(dǎo)通損耗和使用縮小有效結(jié)面積的方法降低電容，使器件電流密度，導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗等器件參數(shù)性能優(yōu)于同行業(yè)水平。
                                                       圖5：維安碳化硅肖特基結(jié)構(gòu)迭代示意圖

         手機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電源、太陽(yáng)能逆變電源、新能源電動(dòng)汽車(chē)及充電樁、工業(yè)控制特種電源……作為一個(gè)重要的快速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域，電源行業(yè)的發(fā)展受益于功率器件技術(shù)進(jìn)步，反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了功率器件的研發(fā)制造活動(dòng)。在電源模塊中使用碳化硅肖特基器件，具有以下優(yōu)勢(shì)：

    · 開(kāi)關(guān)損耗極低；

    · 較高的開(kāi)關(guān)頻率；

    · 結(jié)溫高，從而降低了冷卻要求和散熱要求；

    · 更小封裝，適合更緊湊的方案；

    政府產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策固然重要，但是，真正的市場(chǎng)需求，更好的用戶(hù)體驗(yàn)，以及產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，才是引爆市場(chǎng)的關(guān)鍵。

    維安碳化硅肖特基推出以下系列產(chǎn)品：

                                               表2 維安650V系列碳化硅肖特基二極管

                                           表3維安1200V系列碳化硅肖特基二極管
       Wayon維安代理產(chǎn)品仍在不斷自我優(yōu)化，持續(xù)推出損耗更小，開(kāi)關(guān)速度更高的碳化硅肖特基器件。維安碳化硅，讓您的電源效率更高、工作溫度更低。   

1.碳化硅可以在更高的溫度下運(yùn)行

全球?qū)﹄娮赢a(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求推動(dòng)了對(duì)不同類(lèi)型設(shè)備在不斷變化或惡劣的條件(如更高的溫度)下運(yùn)行的需求。

碳化硅半導(dǎo)體可以在200“℃或更高的溫度下工作，因?yàn)槠鋵?dǎo)熱性比標(biāo)準(zhǔn)硅好三倍。但應(yīng)該理解的是，大多數(shù)商業(yè)級(jí)半導(dǎo)體的推薦溫度額定值為 175C。

更高的額定溫度可最大限度地降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增強(qiáng)可靠性，并降低制造商的成本。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在Sic半導(dǎo)體的幫助下使用越來(lái)越少的電容器和存儲(chǔ)電感器，從而降低電氣系統(tǒng)的總體成本。

2.碳化硅可以承受更高的電壓

與普通硅相比，碳化硅可以承受更高的電壓，因此碳化硅半導(dǎo)體中的電源系統(tǒng)需要更少的串聯(lián)開(kāi)關(guān)，從而提供了簡(jiǎn)化和可靠的系統(tǒng)布局，由于零件數(shù)量較少，它還降低了制造成本。