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5-6-4 sic commutateurs haute puissance

Technologie 5.silicon de carbure

5-6-4 sic commutateurs haute puissance

2018-01-08

les propriétés matérielles inhérentes et la physique de base derrière les grands avantages théoriques de sic sur silicium pour les dispositifs de commutation de puissance ont été discutés section 5.3.2. De même, il a été discuté dans la section 5.4.5 que les défauts cristallographiques trouvés dans les plaquettes sic et les épilayers sont actuellement un facteur principal limitant la commercialisation des dispositifs de commutation de haute puissance sic utiles. Cette section se concentre sur les aspects de développement supplémentaires des redresseurs de puissance sic et des technologies de transistors à commutation de puissance.


La plupart des prototypes de dispositifs de puissance utilisent des topologies et des caractéristiques similaires à celles de silicium, comme le flux vertical de courant élevé à travers le substrat pour maximiser le courant du dispositif en utilisant une surface de plaquette minimale (c.-à-d. contrairement au silicium, cependant, la conductivité relativement faible des substrats sic actuels de type p (section 5.4.3) impose que toutes les structures verticales des dispositifs de puissance soient implémentées en utilisant des substrats de type n afin d'obtenir des densités de courant vertical élevées. . La plupart des compromis de conception des dispositifs sont à peu près parallèles aux compromis bien connus entre les dispositifs d'alimentation en silicium, sauf que les densités de courant, les tensions, les densités de puissance et les vitesses de commutation sont beaucoup plus élevées.


pour que les dispositifs de puissance puissent fonctionner avec succès à des tensions élevées, il faut éviter les pannes périphériques dues à l'encombrement du champ électrique par la conception soigneuse du dispositif et le choix correct des matériaux diélectriques isolants / passivants. la tension de crête de nombreux prototypes de dispositifs à haute tension a souvent été limitée par une panne destructrice liée aux arêtes, en particulier dans les dispositifs sic capables de bloquer plusieurs kilovolts. En outre, la plupart des essais de nombreux prototypes de multikilovolts sic ont nécessité de plonger le dispositif dans des fluides spécialisés à haute rigidité diélectrique ou dans des atmosphères gazeuses afin de minimiser les arcs électriques dommageables et les contournements de surface aux périphéries des appareils. Diverses méthodologies de terminaison de bord, dont beaucoup ont été initialement mises au point dans des dispositifs à haute tension de silicium, ont été appliquées à des prototypes de dispositifs de puissance avec plus ou moins de succès, notamment des anneaux de protection en métal et en dopage. les tensions plus élevées et les champs électriques locaux plus élevés imposent des contraintes plus importantes sur l'emballage et sur les matériaux d'isolation des plaquettes, de sorte que certains matériaux utilisés pour isoler / passiver les dispositifs haute tension en silicium peuvent ne pas être suffisants pour une utilisation fiable. dispositifs de tension, en particulier si ces dispositifs doivent fonctionner à des températures élevées.

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