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热烈祝贺瑞森加入深圳市芯片行业协会
發布日期:2019-12-21     閱讀:85 次     來源:瑞森半导体,mos管


​引言 Introduction

根据2019年Yole发布的SiC市场报告,2018年SiC的市场规模约为4.2亿美元,预计SiC市场的年复合增长率为29%,也就是说到2024年,SiC的市场规模将达19.3亿美元。


经常浏览瑞森半导体公众号文章的朋友们可以看到,2019年我司关于碳化硅(SiC)的介绍占了很大的篇幅,碳化硅(SiC)是近五年以来备受关注的第三代半导体,也是我司重要发展方向。按照工艺平台,可以分为SiC肖特基二极管(SiC SBD),SiC晶体管(SiC JFET)和SiC MOSFET,其中SiC MOSFET因其工艺优势,更具有市场前景,今天我们就一起探讨SiC MOSFET。


目前IGBT和MOSFET都是广泛使用的功率器件,特别是在高压电力电子领域IGBT 应用更为普遍。那么,IGBT 和MOSFET 究竟有哪些区别呢?


图一、IGBT 与MOSFET 剖面结构图


从上面的剖面结构图可以看到,其实它们的结构非常相似,正面采用多晶硅与漂移区形成金属-氧化物-半导体结构,作为门极;漂移区普遍采用N型掺杂的半导体来承受阻断电压;门极施加正压(高于器件阈值电压)时,器件导通,通态电流在漂移区纵向流动。区别主要在于IGBT 在漂移区背面有P+注入作为集电极,而MOSFET 直接在N漂移区背面淀积金属作为漏极。


IGBT 背面的P+决定了它是双极型器件,在器件导通时,发射极注入电子,而集电极注入空穴,两种载流子均参与导电。在器件关断时,多余的空穴只能在体内进行复合,从而造成拖尾电流,增加了关断损耗,限制了开关频率的提高。而且在高温下,拖尾电流更加明显,造成更大的关断损耗。目前IGBT 能实现系统的开关频率均在100kHz 以下。而MOSFET 只依赖电子进行导电,关断时电子可以迅速被抽走,没有拖尾电流,因而关断损耗更小,且基本不随温度变化。


图二、SiC MOSFET结构图

SiC MOSFET简而言之,就是在SiC N+衬底上加一个 SiC N掺杂外延层(又称漂移层),如上图所示,因为SiC材料天生的优势:宽的带隙、高的熔点、低的介电常数、高的击穿场强、高的导热系数和高的饱和电子漂移速度,SiC MOSFET有如下特性:


1、SiC MOSFET产品具有业界最高的200°C额定工作结温,显著降低了总功率损耗,令系统更有效、更小、更轻。即使在高温时,它们也具有每区域超低的导通状态电阻,与最佳的硅技术相比,它们有卓越的开关性能,随温度变化最小。


2、SiC MOSFET产品具备高频开关与无拖尾电流的特性,可有效缩减应用系统体积,同时提高系统效率、增加功率密度;又因为宽禁带材料的特性,SiC非常适合做为高耐压的器件。相较于传统Si的MOSFET与IGBT产品,SiC MOSFET产品能够通过外延厚度的调整,达到耐压650V、1200V与1700V以上的规格要求。在器件特性上,SiC MOSFET较Si器件拥有优异的低切换损失优势,单位芯片面积下的导通电阻(Rds(on))远低于Si MOSFET。


SiC MOSFET将逐渐挤压IGBT的市场?

以目前全球的应用导入趋势来看,光伏逆变器与新能源汽车的马达驱动控制应用,将为SiC MOSFET渗透IGBT市场的重要切入点。


在光伏与新能源车辆所需的高功率逆变器应用上,过去使用了大量的Si IGBT器件与功率模块,但由于IGBT切换频率较低且带有拖尾电流,应用客户已逐渐展开新的系统设计,透过SiC MOSFET的采用,提高开关频率并消除拖尾电流,进一步获得系统体积缩减与效率提升的好处,SiC MOSFET已越来越被广泛的接受和采用。


在工业和家电市场上,IGBT是一个高成本效益的解决方案,但是,随着SiC功率器件成本的下降以及逆变器市场对能效要求越来越高,SiC MOSFET将接替IGBT成为新的霸主。


图三、新能源车结构图


致力于碳化硅(SiC)产品开发的瑞森半导体


     瑞森半导体起步于2007年,是一家致力于功率半导体电子元器件研发与销售的高新技术型企业。2013年注册成立广东瑞森半导体科技有限公司,总部设在东莞天安数码城园区,同时设有张家港研发中心、台湾研发中心、日本产品验证中心,公司研发团队主要来自台湾、日本及内地顶尖技术精英。
     瑞森半导体依靠专业的自主研发能力和强大的制造能力,已获多项知识产权和实用新型专利,每年为行业提供了超500KK性能卓越的半导体产品,全系列产品符合RoHS、REACH环保要求,并通过第三方认证。现有产品包括高压MOSFET,低压MOSFET,超结MOSFET,集成快恢复(FRD)高压MOS,碳化硅MOSFET,碳化硅肖特基,IGBT, Low VF肖特基及系列二、三极管,桥堆等,瑞森半导体已经成为全球开关电源、绿色照明、电机驱动、汽车电子、新能源充电桩、太阳能设备、数码家电、安防工程等行业长期合作伙伴,产品远销国内外。

   “成就客户的成功”是瑞森坚守的商业原则,我们始终坚持主动了解客户需求,通过不断研发创新,竭诚为客户提供绿色、节能、高效的功率半导体產品和解决方案,为客户的成功提供强力支撑。展望未来,将紧密结合市场热点,推出更有竞争力的产品和整体解决方案。



REASUNOS SiC MOSFET

REASUNOS SiC SBD


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