SiC电力电子器件研究现状及新进展

由于硅材料本身的限制,传统硅电力电子器件性能已经接近其极限,碳化硅(SiC)器件的高功率、高效率、耐高温、抗辐照等优势逐渐突显,成为电力电子器件一个新的发展方向.综述了SiC材料、SiC电力电子器件、SiC模块及关键工艺的研究现状,重点从材料、器件结构、制备工艺等方面阐述了SiC二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结晶型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)及模块的研究进展.概述了SiC材料、SiC电力电子器件及模块的商品化情况,最后对SiC材料及器件的发展趋势进行了展望.     

SiC电力电子器件喷薄欲发

以Si为代表的传统半导体电力器件可满足电力电子对功率大、工作速度快、通态电阻小、驱动功率低等方面的应用要求。但是,只有SiC等宽禁带半导体材料才能根本上解决电力电子对高击穿电压高工作温度等方面的要求,并有可能省去过流、过压、过温等保护装置。这主要归功于SiC具有很高的击穿场强良好的热导率和热稳定性。     

GaN基电子器件研究进展

GaN直接带隙宽、电子迁移率高、击穿电场高以及热导率良好,近年来GaN体电子器件的研发进展迅速。GaN基电子器件主要包括HEMT、HBT、PD、MISFET及SAW器件。     

GaN HEMT电力电子器件技术研究进展

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件由于其击穿场强高、导通电阻低等优越的性能,在高达650 V额定电压等级的高效、高频转换器中有着广泛的应用前景。GaN HEMT器件的特性优势与其工艺结构、材料特性密切相关。介绍了耗尽型、增强型GaN HEMT的典型器件结构,并将国内外对结构设计以及材料优化等关键技术问题的研究现状进行了综述,并概括总结了GaN HEMT的技术发展趋势和最新参数指标。     

电力电子器件

电力电子器件（Power Electronic Device）又称为功率半导体器件,用于电能变换和电能控制电路中的大功率（通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上）电子器件。又称功率电子器件。     

浅谈半导体电力电子器件的发展

本文简略回顾了半导体电力电子器件的发展，介绍它的研制及生产现状并探讨了发展方向。     

SiC和GaN系列蓝色发光二极管的研制

本文简述了Sic和GaN材料的制备过程及以该材料为基础所制造的蓝色发光二极管的制作方法和发光特性。     

电力电子器件的新发展

本文概述了基于大规模集成电路制造工艺发展起来的各种新型功率器件的结构、性能水平以及今后的发展趋势,重点是场控器件。     

SiC新一代电力电子器件的进展

以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料的突破给发展新一代电力电子带来希望。SiC材料具有比Si材料更高的击穿场强、更高的载流子饱和速度和更高的热导率,使SiC电力电子器件比Si的同类器件具有关断电压高、导通电阻小、开关频率高、效率高和高温性能好的特点。SiC电力电子器件将成为兆瓦电子学和绿色能源发展的重要基础之一。综述了SiC新一代电力电子器件的发展历程、现状、关键技术突破和应用研究。所评估的器件包含SiC SBD、SiC pin二极管、SiC JBS二极管、SiC MOFET、SiC IGBT、SiC GTO晶闸管、SiC JFET和SiC BJT。器件的评估重点是外延材料的结构、器件结构优化、器件性能、可靠性和应用特点。最后总结了新世纪以来SiC新一代电力电子器件的技术进步的亮点并展望了其技术未来发展的趋势。     

碳化硅功率器件高密度互连技术研究进展

相比于硅,SiC材料因具有宽禁带、高导热率、高击穿电压、高电子饱和漂移速率等优点而在耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件中得到了广泛应用。传统的引线键合是功率器件最常用的互连形式之一。然而,引线键合固有的寄生电感和散热问题严重限制了SiC功率器件的性能。文章首先介绍了硅功率器件的低寄生电感和高效冷却互连技术,然后对SiC功率器件互连技术的研究进行了综述。最后,总结了SiC功率器件互连技术面临的挑战。     

SiC电力电子器件对电力系统的影响

宽禁带SiC材料被认为是高性能电力电子器件的理想材料,比较了Si和SiC材料的电力电子器件在击穿电场强度、稳定性和开关速度等方面的区别,着重分析了以SiC器件为功率开关的电力电子装置对电力系统中柔性交流输电系统(FACTS)、高压直流输电(HVDC)装置、新能源技术和微电网技术领域的影响。分析表明,SiC电力电子器件具有耐高压、耐高温、开关频率高、损耗小、动态性能优良等特点,在较高电压等级(高于3 kV)或对电力电子装置性能有更高要求的场合,具有良好的应用前景。     

立方相SiC MEMS器件研究进展

主要介绍了近年来国内外出现的有市场推广潜力的立方相碳化硅(3C-SiC)MEMS器件,详细描述了其中一些典型器件的基本结构、加工工艺及初步测试结果,并指出了要想提高器件的可靠性,需要获得低残余应力、低应力梯度的薄膜材料,应当采用合适的刻蚀方法,还需保证金属与碳化硅欧姆接触的稳定性,同时高温引线键合与封装工艺亦不能忽视。随着材料生长和加工成本的不断降低,3C-SiC基MEMS器件将会逐步走向商品化。     

GaN功率器件应用可靠性增长研究

GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及GaN管芯的沟道温度的高低是影响GaN功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善GaN管芯的沟道温度的措施和方法。     

碳化硅功率器件及其应用的最新研发进展

本文基于最近几年发现的新效应和创新设计,综合评述了4H-SiC功率器件：MOSFET、IGBT、SiCGT和PiN二极管的最新研发进展,包括研发过程遇到的主要技术难题,器件特性和初步应用。实验初步验证,SiC功率器件具有高效节能和实现高功率密度的能力。     

碳化硅电力电子器件及其制造工艺新进展

评述了各种碳化硅电力电子器件研究开发的最新进展及其发展前景,指出碳化硅的优势不仅仅限于能提高功率开关器件的电压承受能力、高温承受能力和兼顾频率与功率的能力,还在于能大幅度降低器件的功率损耗,使电力电子技术的节能优势得以更加充分地发挥.针对碳化硅材料的特殊性和实现碳化硅器件卓越性能的需要,分析了器件工艺当前亟待解决的问题.     

基于纤维素的可穿戴电子设备研究进展

综述了纤维素基可穿戴电子设备作为人体第二皮肤近期取得的研究进展,尤其是在医疗保健领域,第二皮肤的发展和应用将会是人们实现健康管理和动态治疗的有效途径。指出了第二皮肤的固有特点:一是能很好地与人体合二为一;二是具有优于人体皮肤的属性。分别从可拉伸性、自供电、热管理和透气性四个方面分析了第二皮肤成为新一代智能健康终端的开发潜力。针对人体疾病的预防和治疗,举例阐述了第二皮肤中实时监测功能所蕴含的医用价值,同时总结了第二皮肤在药物输送方面所具有的独特优势。最后,探讨了目前第二皮肤研究面临的挑战,并对第二皮肤的发展趋势进行了展望。