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冷门:碳化硅半导体材料发展是面临的主要问题

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2020-03-08 11:43 发布者:碳化硅 来源: 阅读量:

       硅材料是电力电子器件的主要材料,碳化硅半导体材料是硅材料在电力工业应用的代表产品,目前对它的研究已成为一种趋势。虽然它在我国的工业中现在使用的规模还存在严重不足,但是近这些年来其在生产规模上也呈现出了增长的趋势,在光伏发电、电动汽车等节能减排领域具有众多的优势和广泛应用的前景,但是现阶段仍存在一些制约碳化硅器件发展和推广的瓶颈问题。
       一、碳化硅工艺未完全成熟
       目前碳化硅晶体的生长主要使用物理气相传输法。需要攻克高温温度场精确控制、微管缺陷控制、“固气固”生长控制技术、单一晶型控制以及直径放大技术等技术难点。此外,目前的技术水平与别的地区相比存在着一定差距,制备出的晶体存在诸多缺陷,如微管、夹杂、位错等,是制约碳化硅功率器件向高压、大容量、低成本方向发展的主要瓶颈。
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       二、碳化硅高温封装技术
       由于大尺寸碳化硅晶片生长及外延技术目前还不甚成熟,要实现单只晶圆的大面积器件仍非常困难。因此以多芯片组合方式构成的高温功率模块成为满足大电流应用的主要方式。碳化硅器件的工作温度可达六百多度,远高于传统硅器件的温度,现有的模块封装结构不能承受较高的温度,成为碳化硅功率器件应用的一大瓶颈。
       三、碳化硅系统集成技术
       碳化硅器件的性能发挥与其驱动、控制、冷却、结构、无源元件等密切相关,目前与碳化硅器件兼容的无源器件、驱动器尚未商业化,为降低产品成本,往往在碳化硅系统中使用传统的电气元件,如在已有的系统上仅进行器件替代,这将限制碳化硅材料和器件的潜力,同时影响整个系统的可靠性和寿命。
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       以上为本期“冷门:碳化硅半导体材料发展是面临的主要问题是?”的全部内容,基于碳化硅器件具有高温、高频、高效等特性,而它的系统拥有高效化、小型化、低成本及高可靠性等功能,所以它可以取代部分硅基器件在电力电子领域中的应用。经过近些年的发展,碳化硅产品已经具有较高的成熟度和可靠性,在光伏发电、风力发电等领域有着广泛的应用前景。
 
 

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