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化合物半导体大事记之2010年：期待已久的晶体管

2021/3/16 20:38:28 材料来源：化合物半导体杂志

英飞凌于2001年推出了世界上第一个SiC肖特基势垒二极管（SBD），为电力电子设计人员提供了一种效率更高的电流控制装置。

然而，虽然这种宽禁带二极管有助于降低损耗，但电路设计者知道，如果他们能将其与SiC晶体管配对，他们可以做得更好，因为这将提高开启和关闭电流的效率。

碳化硅器件的初创企业和老牌制造商都在应对这一挑战。美国首屈一指的SemiSouth公司率先成立，并于2008年将结型场效应晶体管（JFET）投放市场。几个月后，出现了另一种选择：由瑞典KTH皇家技术学院的分公司TranSiC推出的双极结型晶体管（BJT）。

但是，这两种类型的SiC晶体管均未赢得设计师的青睐。两者均具有快速开关和低导通电阻的特点，是SiC的标志，但均处于“常开”状态。从安全角度来看，这是一个巨大的问题。虽然可以通过添加另一个器件来创建一个正常关闭的混合，但这是一个不好的解决方案。

设计人员渴望找到一种更有效的嵌入式绝缘栅双极型晶体管（IGBT）替代方案。

碳化硅基金属-氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）同时兼顾了这两个方面，但它的生产非常具有挑战性。如何制造高质量的原生氧化物是一个需要花费许多年的时间来解决的难题。这是器件核心部位的关键一层，其位于碳化硅和金属触点之间。不幸的工程师们对硅产业中所采用的任何工艺技巧都行不通，因此他们不得不另辟蹊径，例如采用热生长工艺。此外，低的沟道迁移率也对其商业化产生了一定的阻碍，通过氮气退火可以大幅度削减界面态，从而使这一问题得以解决。

到了2010年，碳化硅行业的两大巨头开始批量生产碳化硅MOSFET。到目前为止，哪一家公司赢得了这场比赛还是个未知数--两家公司都宣称自己取得了胜利。这款产品的推出并没有打开丰盛的大门，由于价格非常高昂，销售量受到了很大的抑制。

例如，Cree的MOSFET在推出后不久，通过Digikey出售的零售价为80美元或更高。从那时起，随着生产商数量的增加，产品的价格开始下降，目前碳化硅MOSFET的生产商还包括意法半导体和三菱公司。由于产品组合的扩大和性能的提高，在阻断电压和电流处理方面也有了更多的选择。

去年夏天，Rohm推出了第四代SiC MOSFET，而Cree已经将其产品组合扩大到十几种第三代变种。Yole DéDevelopment的市场分析师艾哈迈德·本·斯利曼(Ahmed Ben Slimane)表示，所有这些活动都在扩大销售额，SiC MOSFET去年的净收入为8500万美元，预计2025年将达到3.48亿美元。

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