導通電阻僅為SiC的1/10
β-Ga2O3由于巴利加優值較高,因此理論上來說,在制造相同耐壓的單極功率元件時,元件的導通電阻比采用SiC及GaN低很多(圖3)。降低導通電阻有利于減少電源電路在導通時的電力損失。
圖3:導通電阻比SiC及GaN小
在相同耐壓下比較時,β-Ga2O3制造的單極元件,其導通電阻理論上可降至使用SiC時的1/10、使用GaN時的1/3。圖中的直線與巴加利優值的倒數相等。直線位置越接近右下方,制成的功率元件性能就越出色。
使用β-Ga2O3的功率元件不僅能夠降低導通時的損失,而且還可降低開關時的損失。因為從理論上說,在耐壓1kV以上的高耐壓用途方面,可以使用單極元件。
比如,設有利用保護膜來減輕電場向柵極集中的“場板”的單極晶體管(MOSFET),其耐壓可達到3k~4kV。
而使用Si的話在耐壓為1kV時就必須使用雙極元件,即便使用耐壓公認較高的SiC,在耐壓為4kV時也必須使用雙極元件。雙極元件以電子和空穴為載流子,因此與只以電子為載流子的單極元件相比,在導通及截止的開關動作時,溝道內的載流子的產生和消失會耗費時間,損失容易變大。
比如Si,在耐壓1kV以上的用途方面通常是晶體管使用IGBT,二極管使用PIN二極管。
SiC的話,耐壓4kV以下用途時晶體管可使用MOSFET等單極元件,二極管可使用肖特基勢壘二極管(SBD)等單極元件。但在耐壓4kV以上時導通電阻超過10mΩcm2,單極元件不具備實用性。因此必須使用雙極元件。