碳化硅器件介紹與仿真

本推文主要介碳化硅器件，想要入門碳化硅器件的同學可以學習了解。

PART 01

SiC器件介紹和SiC二極管

碳化硅器件簡介

碳化硅材料具有很多無可比擬的優點，一般而言，Si的工作溫度不超過175℃，而碳化硅材料禁帶寬度較寬，耐熱性好，可以工作在更高的溫度條件下。此外，碳化硅材料還具有更高的載流子飽和速度，臨界擊穿場強更大，可以在更小的尺寸下獲取更高的擊穿電壓。

Si和C的原子排列或堆疊方式不同，SiC材料可分為3C-SiC、4H-SiC和6H-SiC，不同的晶格排列表現出不同的電學特性，在不同方向也表現出不同的特性，這就是碳化硅材料的主要特性之一，即各向異性。其次，對于像碳化硅等寬禁帶材料，禁帶寬度太寬導致摻入其中的雜質不能完全被電離，電離的過程就是一個雜質原子替代SiC某晶格位，產生電子或空穴的過程，替代不同的晶格位置所表現出的特性也不相同，這成為碳化硅材料的第二大特性——非完全電離。

此外碳化硅的工藝仿真需要涉及到高溫高能粒子注入，這就要求用戶在仿真的時候與硅器件的仿真作出明顯的區別。

碳化硅PiN二極管

碳化硅一般用于制作縱向PiN二極管和肖特基二極管，下面分別展示這兩種器件的仿真結果。這里展示的是結終端拓展碳化硅PiN二極管……

碳化硅肖特基二極管

器件結構圖

器件正向導通曲線

器件反向特性曲線

PART 02

SiC平面柵和溝槽柵MOSFET

SiC平面柵MOSFET

器件結構圖

器件轉移特性曲線

器件輸出特性曲線

器件開關特性曲線

SiC溝槽柵MOSFET

器件結構圖

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器件柵電荷-柵壓曲線

器件擊穿時刻碰撞電離率分布

超結碳化硅MOSFET結構圖

器件電容曲線

器件擊穿曲線

器件擊穿時刻碰撞電離率分布

PART 03

SiCIGBT

氧化層電容與氧化層擊穿

特性仿真

器件結構圖

器件轉移特性曲線

器件輸出特性曲線

器件擊穿特性曲線