碳化硅器件介绍与仿真

本推文主要介碳化硅器件，想要入门碳化硅器件的同学可以学习了解。

PART 01

SiC器件介绍和SiC二极管

碳化硅器件简介

碳化硅材料具有很多无可比拟的优点，一般而言，Si的工作温度不超过175℃，而碳化硅材料禁带宽度较宽，耐热性好，可以工作在更高的温度条件下。此外，碳化硅材料还具有更高的载流子饱和速度，临界击穿场强更大，可以在更小的尺寸下获取更高的击穿电压。

Si和C的原子排列或堆叠方式不同，SiC材料可分为3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC，不同的晶格排列表现出不同的电学特性，在不同方向也表现出不同的特性，这就是碳化硅材料的主要特性之一，即各向异性。其次，对于像碳化硅等宽禁带材料，禁带宽度太宽导致掺入其中的杂质不能完全被电离，电离的过程就是一个杂质原子替代SiC某晶格位，产生电子或空穴的过程，替代不同的晶格位置所表现出的特性也不相同，这成为碳化硅材料的第二大特性——非完全电离。

此外碳化硅的工艺仿真需要涉及到高温高能粒子注入，这就要求用户在仿真的时候与硅器件的仿真作出明显的区别。

碳化硅PiN二极管

碳化硅一般用于制作纵向PiN二极管和肖特基二极管，下面分别展示这两种器件的仿真结果。这里展示的是结终端拓展碳化硅PiN二极管……

碳化硅肖特基二极管

器件结构图

器件正向导通曲线

器件反向特性曲线

PART 02

SiC平面栅和沟槽栅MOSFET

SiC平面栅MOSFET

器件结构图

器件转移特性曲线

器件输出特性曲线

器件开关特性曲线

SiC沟槽栅MOSFET

器件结构图

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器件栅电荷-栅压曲线

器件击穿时刻碰撞电离率分布

超结碳化硅MOSFET结构图

器件电容曲线

器件击穿曲线

器件击穿时刻碰撞电离率分布

PART 03

SiCIGBT

氧化层电容与氧化层击穿

特性仿真

器件结构图

器件转移特性曲线

器件输出特性曲线

器件击穿特性曲线