Ke wehe nei i ka hoʻolālā a me ka hana ʻana o nā ʻāpana Silicon Carbide (SiC): Mai nā kumu a hiki i ka hoʻohana ʻana

ʻO nā MOSFET Silicon Carbide (SiC) he mau mea hana semiconductor mana hana kiʻekiʻe i lilo i mea nui i nā ʻoihana e kū mai ana mai nā kaʻa uila a me ka ikehu hou a hiki i ka automation ʻoihana. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā MOSFET silicon (Si) kuʻuna, hāʻawi nā MOSFET SiC i ka hana maikaʻi loa ma lalo o nā kūlana koʻikoʻi, me nā mahana kiʻekiʻe, nā voltages, a me nā alapine. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻokō ʻana i ka hana maikaʻi loa i nā mea SiC e ʻoi aku ma mua o ka loaʻa ʻana o nā substrates kiʻekiʻe a me nā papa epitaxial—pono ia i ka hoʻolālā akahele a me nā kaʻina hana holomua. Hāʻawi kēia ʻatikala i kahi ʻimi hohonu o ka hoʻolālā hoʻolālā a me nā kaʻina hana e hiki ai i nā MOSFET SiC hana kiʻekiʻe.

1. Hoʻolālā ʻano Chip: Hoʻonohonoho pololei no ka pono kiʻekiʻe

Hoʻomaka ka hoʻolālā ʻana o nā SiC MOSFET me ka hoʻonohonoho ʻana o kaWafer SiC, ʻo ia ke kumu no nā ʻano āpau o ka hāmeʻa. Aia kahi ʻāpana SiC MOSFET maʻamau i kekahi mau ʻāpana koʻikoʻi ma luna o kona ʻili, me:

• Papa Kumu

• Pā Puka

• Kelvin Source Pad

ʻO kaApo Hoʻopau Lihi(a i ʻoleApo Kaomi) kekahi hiʻohiʻona koʻikoʻi e kū ana a puni ka periphery o ka chip. Kōkua kēia apo i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka volta breakdown o ka hāmeʻa ma ka hōʻemi ʻana i ka nui o ke kahua uila ma nā kihi o ka chip, no laila e pale ana i nā kahe leakage a hoʻonui i ka hilinaʻi o ka hāmeʻa. ʻO ka maʻamau, ua hoʻokumu ʻia ka Edge Termination Ring ma luna o kahiHoʻolōʻihi ʻana o ka hopena o ka hui (JTE)ʻano hana, kahi e hoʻohana ai i ka doping hohonu e hoʻonui i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua uila a hoʻomaikaʻi i ka volta breakdown o ka MOSFET.

2. Nā Kelepona Hana: Kumu o ka Hana Hoʻololi

ʻO kaNā Kelepona Hanai loko o kahi SiC MOSFET ke kuleana no ke alakaʻi ʻana o kēia au a me ke kuapo ʻana. Hoʻonohonoho ʻia kēia mau pūnaewele ma ke ʻano like, me ka helu o nā pūnaewele e hoʻopilikia pololei ana i ka pale kūʻē holoʻokoʻa (Rds(on)) a me ka mana o ke au pōkole o ka hāmeʻa. No ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana, ua hoʻemi ʻia ka mamao ma waena o nā pūnaewele (i ʻike ʻia ʻo "cell pitch"), e hoʻomaikaʻi ana i ka pono o ke alakaʻi holoʻokoʻa.

Hiki ke hoʻolālā ʻia nā pūnaewele hana i ʻelua mau ʻano hoʻonohonoho mua:pālahalahaa meʻauwahanā hale. ʻO ke ʻano planar, ʻoiai he maʻalahi a hilinaʻi hoʻi, he mau palena kona i ka hana ma muli o ka mamao o nā cell. I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻae nā hale trench i nā hoʻonohonoho cell density kiʻekiʻe, e hōʻemi ana i nā Rds (ma) a hiki ke hoʻokele i ke au kiʻekiʻe. ʻOiai ke kaulana nei nā hale trench ma muli o kā lākou hana kiʻekiʻe, hāʻawi mau nā hale planar i kahi kiʻekiʻe o ka hilinaʻi a ke hoʻomau nei i ka hoʻomaikaʻi ʻia no nā noi kikoʻī.

3. ʻAno JTE: Hoʻomaikaʻi i ka Pale ʻana o ke Voltage

ʻO kaHoʻolōʻihi ʻana o ka hopena o ka hui (JTE)ʻO ke ʻano he hiʻohiʻona hoʻolālā koʻikoʻi i nā SiC MOSFET. Hoʻomaikaʻi ʻo JTE i ka hiki ke pale i ka uila o ka hāmeʻa ma o ka kaohi ʻana i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua uila ma nā kihi o ka chip. He mea koʻikoʻi kēia no ka pale ʻana i ka haki mua ʻana ma ka lihi, kahi e hoʻopaʻa pinepine ʻia ai nā kahua uila kiʻekiʻe.

ʻO ka pono o ka JTE e pili ana i kekahi mau kumu:

• Ka laulā o ka ʻāpana JTE a me ka pae DopingʻO ka laulā o ka ʻāpana JTE a me ka nui o nā dopants e hoʻoholo i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua uila ma nā lihi o ka hāmeʻa. Hiki i kahi ʻāpana JTE ākea a ʻoi aku ka nui o ka doped ke hōʻemi i ke kahua uila a hoʻonui i ka volta breakdown.

• ʻO ke kihi a me ka hohonu o ka JTE ConeHoʻopili ke kihi a me ka hohonu o ka cone JTE i ka hoʻolaha ʻana o ke kahua uila a i ka hopena e hoʻopilikia i ka volta breakdown. ʻO kahi kihi cone liʻiliʻi a me ka ʻāpana JTE hohonu e kōkua i ka hōʻemi ʻana i ka ikaika o ke kahua uila, no laila e hoʻomaikaʻi ana i ka hiki o ka hāmeʻa ke kū i nā volta kiʻekiʻe.

• Ka Passivation ʻIliHe kuleana koʻikoʻi ko ka papa passivation ʻili i ka hōʻemi ʻana i nā kahe leaka o ka ʻili a me ka hoʻonui ʻana i ka volta breakdown. ʻO kahi papa passivation i hoʻonohonoho pono ʻia e hōʻoiaʻiʻo ana e hana pono ka hāmeʻa ʻoiai ma nā voltages kiʻekiʻe.

ʻO ka hoʻokele wela kekahi mea koʻikoʻi i ka hoʻolālā JTE. Hiki i nā SiC MOSFET ke hana ma nā mahana kiʻekiʻe ma mua o ko lākou mau hoa silicon, akā hiki i ka wela nui ke hoʻohaʻahaʻa i ka hana a me ka hilinaʻi o ka hāmeʻa. ʻO ka hopena, ʻo ka hoʻolālā wela, me ka hoʻolaha wela a me ka hoʻēmi ʻana i ke kaumaha wela, he mea koʻikoʻi ia i ka hōʻoia ʻana i ka paʻa o ka hāmeʻa no ka wā lōʻihi.

4. Nā Pohō Hoʻololi a me ke Kū'ē ʻana o ka Conduction: Hoʻonui Hana

I loko o nā SiC MOSFET,ke kū'ē ʻana o ke alakaʻi(Rds(on)) a menā pohō hoʻololiʻelua mau kumu koʻikoʻi e hoʻoholo ai i ka pono holoʻokoʻa. ʻOiai ʻo Rds(on) e hoʻomalu i ka pono o ke alakaʻi ʻana o kēia manawa, loaʻa nā pohō hoʻololi i ka wā o ka hoʻololi ʻana ma waena o nā kūlana ma luna a ma waho, e kōkua ana i ka hana wela a me ka pohō ikehu.

No ka hoʻonui ʻana i kēia mau palena, pono e noʻonoʻo ʻia kekahi mau mea hoʻolālā:

• Kikowaena KeleponaʻO ke kiʻekiʻe o ke kani, a i ʻole ka mamao ma waena o nā pūnaewele hana, he kuleana koʻikoʻi ia i ka hoʻoholo ʻana i ka wikiwiki o ka Rds(on) a me ke kuapo ʻana. ʻO ka hōʻemi ʻana i ke kani e ʻae ai i ka nui o ka nui o nā pūnaewele a me ke kū'ē ʻana o ka hoʻokele haʻahaʻa, akā pono e kaulike ʻia ka pilina ma waena o ka nui o ke kani a me ka hilinaʻi o ka puka e pale aku i nā kahe leakage nui.

• Mānoanoa o ka ʻOxide GateHoʻopilikia ka mānoanoa o ka papa oxide o ka puka i ka capacitance o ka puka, kahi e hoʻopilikia ai i ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana a me Rds(on). Hoʻonui ka oxide o ka puka lahilahi i ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana akā hoʻonui pū i ka pilikia o ka leakage o ka puka. No laila, ʻo ka loaʻa ʻana o ka mānoanoa oxide o ka puka kūpono he mea nui ia no ke kaulike ʻana i ka wikiwiki a me ka hilinaʻi.

• Ke Kū'ē ʻana o ka PukaHoʻopilikia ka pale ʻana o ka mea puka i ka wikiwiki o ka hoʻololi ʻana a me ke pale ʻana o ka alakaʻi holoʻokoʻa. Ma ka hoʻohui ʻanake kū'ē ʻana o ka puka pāpololei i loko o ka chip, lilo ka hoʻolālā module i ʻoi aku ka maʻalahi, e hōʻemi ana i ka paʻakikī a me nā kiko hemahema i ke kaʻina hana hoʻopili.

5. Ke Kū'ē ʻana o ka Puka Hoʻohui: Hoʻomaʻalahi i ka Hoʻolālā Module

Ma kekahi mau hoʻolālā SiC MOSFET,ke kū'ē ʻana o ka puka i hoʻohui ʻiahoʻohana ʻia, kahi e hoʻomaʻalahi ai i ka hoʻolālā module a me ke kaʻina hana. Ma ka hoʻopau ʻana i ka pono no nā resistors puka waho, hōʻemi kēia ʻano hana i ka helu o nā ʻāpana e pono ai, hōʻemi i nā kumukūʻai hana, a hoʻomaikaʻi i ka hilinaʻi o ka module.

ʻO ka hoʻokomo ʻana o ke kū'ē ʻana o ka puka ma luna o ka chip e hāʻawi i kekahi mau pono:

• ʻAhahui Module i hoʻomaʻalahi ʻia: Hoʻomaʻalahi ke kū'ē ʻana o ka puka i hoʻohui ʻia i ke kaʻina hana uea a hoʻemi i ka pilikia o ka hāʻule ʻana.

• Hoʻemi kumukūʻaiʻO ka hoʻopau ʻana i nā ʻāpana o waho e hōʻemi ana i ka bila o nā mea hana (BOM) a me nā kumukūʻai hana holoʻokoʻa.

• Hoʻonui ʻia ka maʻalahi o ka hoʻopili ʻanaʻO ka hoʻohui ʻana o ke kū'ē ʻana o ka puka e ʻae ai i nā hoʻolālā modula ʻoi aku ka liʻiliʻi a me ka pono, e alakaʻi ana i ka hoʻohana ʻana i ka wahi i ka hoʻopili hope loa.

6. Hopena: He Kaʻina Hana Hoʻolālā Paʻakikī no nā Mea Hana Holomua

ʻO ka hoʻolālā ʻana a me ka hana ʻana i nā SiC MOSFET e pili ana i kahi pilina paʻakikī o nā ʻano hoʻolālā he nui a me nā kaʻina hana. Mai ka hoʻonui ʻana i ka hoʻolālā chip, ka hoʻolālā cell hana, a me nā ʻano JTE, a hiki i ka hōʻemi ʻana i ke kū'ē ʻana o ka conduction a me nā pohō hoʻololi, pono e hoʻonohonoho pono ʻia kēlā me kēia mea o ka hāmeʻa e hoʻokō ai i ka hana maikaʻi loa.

Me ka holomua mau ʻana i ka hoʻolālā a me ka ʻenehana hana ʻana, ke lilo nei nā SiC MOSFET i mea kūpono, hilinaʻi, a kūpono hoʻi i ke kumukūʻai. I ka ulu ʻana o ke koi no nā mea hana kiʻekiʻe a mālama i ka ikehu, ua mākaukau nā SiC MOSFET e pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i ka hoʻoikaika ʻana i ka hanauna hou o nā ʻōnaehana uila, mai nā kaʻa uila a i nā pūnaewele ikehu hou a ma waho aku.