GaN和SiC区别

qwqwqw2088 · 发表于2021-10-31 21:14

GaN和SiC区别 [复制链接]

半导体的关键特性是能带隙，能带动电子进入导通状态所需的能量。宽带隙（WBG）可以实现更高功率，更高开关速度的晶体管，WBG器件包括氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC），以及其他半导体。

GaN和SiC半导体材料可实现比硅基表亲更小，更快，更可靠的器件，并具有更高的效率，这些功能使得在各种电源应用中减少重量，体积和生命周期成本成为可能。 Si，SiC和GaN器件的击穿电压和导通电阻。

Si，SiC和GaN的特性比较

氧化镓（GaO）是另一种带隙较宽的半导体材料，GaO的导热性较差，但其带隙（约4.8 eV）超过SiC，GaN和Si，但是，GaO在成为主要动力之前将需要更多的研发工作。系统参与者。

碳化硅与Si相比，SiC具有：

1.导通电阻降低两个数量级

2.电源转换系统中的功率损耗较少

3.更高的热导率和更高的温度工作能力

4.由于其物理特性固有的材料优势而提高了性能

SiC在600 V和更高额定击穿电压器件中的半导体材料方面胜过Si.Si在600V和1200V额定功率的SiC肖特基二极管已经上市，被公认为是提高功率转换器效率的最佳解决方案。

SiC的设计障碍是低水平寄生效应，如果内部和外部寄生效应过多，它们的性能可能会下降到硅器件的性能，并可能会导致电路故障。传导EMI会伴随SiC MOSFET产生的快速电压和电流开关瞬变，内部和外部SiC寄生效应会受到这些开关瞬变的影响，并且是EMI的主要原因。系统封装配置有助于降低EMI，例如三维空间。利用多层PCB技术和表面贴装技术（SMT）组件的布局。

可以使用导电材料的屏障来阻挡EMI。通常将此屏蔽应用于外壳以将电气设备与其周围环境隔离开来，并应用于电缆以将电线与电缆所穿过的环境隔离开来。

SiC MOSFET可作为1200V，20A器件提供，在+ 15V栅极-源极电压下具有100mΩ。此外，固有的导通电阻降低也使SiC MOSFET的导通电阻大大降低。在25°C至150°C的温度范围内，SiC的变化范围为20％，而Si的变化范围为200％至300％.SiC MOSFET管芯能够在200°C以上的结温下工作。该技术还得益于固有的低栅极电荷，它可以使用高开关频率，从而允许使用较小的电感器和电容器。

相较于SiC的发展，GaN功率元件是个后进者，它是一种拥有类似于SiC性能优势的宽能隙材料，但拥有更大的成本控制潜力，尤其是高功率的硅基GaN由于具有更大输出功率与更快作业频率，已被看好可取代硅元件成为下一世代的功率元件。近年来全球对于都市基础建设、新能源、节能环保等方面的政策支持，扩大对于SiC/GaN等高性能功率元件的需求，将进一步促进SiC/GaN功率元件的发展。