何時應對寬能帶隙材料時代

氮化鎵器件

　　從理論上講，氮化鎵垂直器件在傳導率方面優于碳化硅器件。這一點常用明確的Rdson對比額定BV圖形來表示。問題在于缺乏具有合 理的成本和直徑的均勻的氮化鎵基層。因此，幾乎所有的努力都放在了橫向高電子遷移率晶體管（HEMT）上面，這些晶體管并未延續垂直器件的思路。這些器件 的性能取決于減小特征尺寸、2維電子氣（2DEG）接觸阻抗以及漏極漂移長度。這意味要獲取低阻抗，高表面電場是不可避免的，并且這些器件不能承受很大的 雪崩電流。這些器件必須采取保守設計的方式，以確保瞬變電壓值不會達到實際器件的擊穿電壓。高電子遷移率晶體管是帶有漏肖特基柵極的常開器件，所以，對于 高電壓一般采用一種絕緣柵極結構和常閉器件設計中的一種創新方法。

　　碳化硅器件成功的關鍵是加快了解成本和材料缺陷方面的知識，開發基底和外延生產能力，并轉換至150mm晶圓尺寸，以便使用廣泛的晶圓生產能力。預計在今 后2至3年將會出現600V至1700V以及電壓更高的商用器件。氮化鎵器件成功的關鍵在于提高150mm至200mm晶圓的產量以及降低MOCVD工藝 的成本，采用能夠承受高工作電壓和表面電場應力的器件和材料設計。這在100V至600V器件的開發中已經開始實施，預計在未來2至3年這些器件的產量會 快速攀升。

　　硅器件將來能夠承受其他技術的沖擊嗎？回答是肯定的！憑借數十年的可靠性驗證和現場使用，以及具有成本效益的高度成熟制造設施，在未來數年中，IGBT、 SuperFET? MOSFET以及STEALTH?整流器將會滿足600V至1200V市場需求。屏蔽柵PowerTrench? 硅器件仍然是25V至150V應用的首選器件。隨著系統設計人員學習使用寬能帶隙器件的高頻能力，這些器件在系統性能、尺寸以及成本方面的優勢將會顯現出 來，并在2020年前乃至其后十年中逐步推動該產業的轉變，實現寬能帶隙器件的普遍使用。