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碳化硅器件介紹與仿真

CHANBAEK ? 來(lái)源:心蘭相隨tcad ? 作者: zgc ? 2023-11-27 17:48 ? 次閱讀

本推文主要介碳化硅器件,想要入門碳化硅器件的同學(xué)可以學(xué)習(xí)了解。

PART 01

SiC器件介紹和SiC二極管

碳化硅器件簡(jiǎn)介

碳化硅材料具有很多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn),一般而言,Si的工作溫度不超過(guò)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(chǎng)強(qiáng)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(xiàn)出不同的電學(xué)特性,在不同方向也表現(xiàn)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(duì)于像碳化硅等寬禁帶材料,禁帶寬度太寬導(dǎo)致?lián)饺肫渲械碾s質(zhì)不能完全被電離,電離的過(guò)程就是一個(gè)雜質(zhì)原子替代SiC某晶格位,產(chǎn)生電子或空穴的過(guò)程,替代不同的晶格位置所表現(xiàn)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(shí)候與硅器件的仿真作出明顯的區(qū)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(jié)果。這里展示的是結(jié)終端拓展碳化硅PiN二極管……

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碳化硅肖特基二極管

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器件結(jié)構(gòu)圖

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器件正向?qū)ㄇ€

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器件反向特性曲線

PART 02

SiC平面柵和溝槽柵MOSFET

SiC平面柵MOSFET

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器件結(jié)構(gòu)圖

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器件轉(zhuǎn)移特性曲線

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器件輸出特性曲線

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器件開(kāi)關(guān)特性曲線

SiC溝槽柵MOSFET

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器件結(jié)構(gòu)圖

?圖片

器件柵電荷-柵壓曲線

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器件擊穿時(shí)刻碰撞電離率分布

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超結(jié)碳化硅MOSFET結(jié)構(gòu)圖

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器件電容曲線

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器件擊穿曲線

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器件擊穿時(shí)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

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器件結(jié)構(gòu)圖

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器件轉(zhuǎn)移特性曲線

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器件輸出特性曲線

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器件擊穿特性曲線

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