鑽石舞台

前言

8月17日，由充電頭網主辦的2022（夏季）全球第三代半導體產業峰會在深圳福田會展中心成功舉辦。本次展會匯集了30多家第三代半導體廠商參展，並邀請了第三代半導體行業人士對行業動態進行介紹以及技術分享。

本次峰會邀請到了美浦森半導體技術經理肖杜先生進行演講。肖杜先生在半導體行業已從業15年，加入美浦森半導體之前，先後在深圳天微電子、瑞薩電子(RENESAS)、萬國半導體(AOS)任職，主要負責電源管理以及功率半導體器件的應用開發和技術支持，對功率器件有深入的理解和豐富的實踐經驗。

肖杜先生本次峰會的演講主題是《碳化硅二極管的特性以及其在PFC中的應用》，主要從碳化硅材料的特性及其優缺點、Si二極管和SiC二極管特性、SiC器件在PFC的好處以及美浦森半導體公司以及產品介紹，四個部分展開。

碳化硅材料的特性及其優缺點

肖杜先生提到，快充行業和新能源行業領域的高速發展使得第三代半導體變得非常火熱，演講將從SiC的材料特性開始講起。

肖杜先生介紹，硅二極管與碳化硅二極管的對比上，以4H-SiC為例，碳化硅材料擁有更大的禁帶寬度，是硅材料的三倍，意味着更高的熱穩定性、更好的雪崩能力、更強的抗輻射能力。

此外，碳化硅還擁有更高的擊穿電場，是硅的十倍，能夠實現更高的耐壓、更低的導通壓降；擁有更高的電子飽和漂移速度，能夠實現更快的開關速度；更好的導熱率能夠實現更好的導熱性能，更高的熔點意味着熱穩定性好。

碳化硅材料的製備流程中，如襯底片的製作、晶圓的製作步驟上還擁有一些生長速度較慢，材料硬度高，切割打磨困難等難題。

肖杜先生指出，儘管製備成本高，但是碳化硅的材料特性非常優異，有着良好的市場前景。

Si二極管和SiC二極管特性

肖杜先生介紹，硅二極管的產品主要有PiN 二極管和肖特基二極管兩種，PiN 二極管是有一個PN結，並中間插入本徵半導體來形成，運用電子和空穴參與導電；肖特基二極管是金屬半導體接觸形成，載流子為電子。

正嚮導通小電流時，肖特基二極管的VF更低；正嚮導通大電流時，PiN二極管的VF會更低。反向恢復上，PiN二極管的耐壓比肖特基二極管高，肖特基二極管則沒有反向恢復過程。

然而，碳化硅肖特基二極管正嚮導通大電流時VF增加比較多，能夠降低抗浪涌能力；反向恢復上，無載流子存儲效應，反向恢復電流幾乎為0，只有結電容充電電流，高溫下也無明顯增加。此外，碳化硅肖特基二極管耐壓高，高溫時漏電流明顯增大。

在採用MPS結構與採用JBS結構進行對比，兩者具有相似的結構，且MPS在P+區有歐姆接觸，特性更像PiN二極管，大電流時PN會正偏，改善大電流時的VF；JBS的肖特基結勢壘更低，大電流時VF偏高，漏電流偏大。

SiC器件在PFC中的好處

來到演講第三部分，肖杜先生向在場觀眾介紹了PFC的應用。

當輸入AC電壓超過電解電容的時候，就會實現導通，並產生浪涌電流，對電網產生衝擊和諧波污染造成損耗，無法通過國家諧波要求，且母線電壓隨輸入電壓變化，DC-DC級設計困難。

當應用了PFC後，電流跟隨電壓，同頻同相位，並提高功率因數，還可降低諧波，為後級提供穩定的母線工作電壓。

PFC的工作模式分為DCM/CRM模式和CMM模式，在DCM/CRM模式下，峰值電流會比較高，磁芯和銅線損耗高，但MOS可實現谷底開通，二極管沒有反向恢復過程，EMI比較低；在CMM模式下，如果沒有解決二極管反向恢復問題，二極管和MOS都會產生比較高的功耗，EMI干擾 比較強，但磁芯和銅線損耗低、濾波要求相對低。

因碳化硅二極管沒有反向恢復，特性相對理想，將碳化硅在PCF上應用，可降低開關損耗，實現更高的工作頻率，更小的磁性器件，以及濾波電容，還可改善EMI。

在雙脈衝測試下，將PiN二極管換成SiC二極管，反向恢復電流幾乎消失，FRD 峰值 Poff 下降5倍、MOS 峰值 Pon 下降34%。

美浦森半導體公司及產品介紹

美浦森SiC二極管實測的數據對比上看，在正向特性、反向特性、結電容以及結電容存儲能量是上與國際品牌的參數接近一致。

現在，美浦森SiC二極管產品擁有650V、1200V反向耐壓段，同時還做了1700V SiC二極管。

封裝層面上，美浦森推出DFN5*6、DFN8*8的封裝，體積較薄，能夠應用在更高功率密度的應用。

演講的最後，肖杜先生向現場觀眾介紹了美浦森半導體。

深圳市美浦森半導體有限公司於2014年成立，總部位於深圳，產品包括中大功率場效應管( 高中低壓全系列產品， Trench MOSFET/SGT MOSFET /Super Junction MOSFET / Planar MOSFET) ， SiC 二極管、SiC MOSFET等系列產品，應用於5G通信、PC電源、LED照明、工業電源、汽車電子、PD快充、適配器、BMS、BLDC、消費類電子等。

作為專注功率器件設計的半導體公司，美浦森研發人員擁有超過15年的工作經驗，並在深圳擁有功率半導體器件測試和應用實驗室，未來將計劃新建實驗室，為客戶提供更好的產品。

充電頭網總結