导通电阻仅为SiC的1/10
β-Ga2O3由于巴利加优值较高,因此理论上来说,在制造相同耐压的单极功率元件时,元件的导通电阻比采用SiC及GaN低很多(图3)。降低导通电阻有利于减少电源电路在导通时的电力损失。
图3:导通电阻比SiC及GaN小
在相同耐压下比较时,β-Ga2O3制造的单极元件,其导通电阻理论上可降至使用SiC时的1/10、使用GaN时的1/3。图中的直线与巴加利优值的倒数相等。直线位置越接近右下方,制成的功率元件性能就越出色。
使用β-Ga2O3的功率元件不仅能够降低导通时的损失,而且还可降低开关时的损失。因为从理论上说,在耐压1kV以上的高耐压用途方面,可以使用单极元件。
比如,设有利用保护膜来减轻电场向栅极集中的“场板”的单极晶体管(MOSFET),其耐压可达到3k~4kV。
而使用Si的话在耐压为1kV时就必须使用双极元件,即便使用耐压公认较高的SiC,在耐压为4kV时也必须使用双极元件。双极元件以电子和空穴为载流子,因此与只以电子为载流子的单极元件相比,在导通及截止的开关动作时,沟道内的载流子的产生和消失会耗费时间,损失容易变大。
比如Si,在耐压1kV以上的用途方面通常是晶体管使用IGBT,二极管使用PIN二极管。
SiC的话,耐压4kV以下用途时晶体管可使用MOSFET等单极元件,二极管可使用肖特基势垒二极管(SBD)等单极元件。但在耐压4kV以上时导通电阻超过10mΩcm2,单极元件不具备实用性。因此必须使用双极元件。