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“瞄准10年后”——引发电网变革的超高耐压器件(图)(2)

北极星智能电网在线  来源:日经技术在线  作者:狩集 浩志  2014/7/9 9:29:51  我要投稿  

FIRST项目的目标并非立即使此类器件实现实用化,而是要推动全球最尖端研究,在10年以后达到实用水平。具体来说,该项目在2009~2013年度对超过10kV的双极器件以及可实现该器件的超高速外延生长等展开了研究。

研究目标共有5项:(1)13kV-20A级SiC PiN二极管、(2)13kV-20A级SiC IGBT、(3)5kV-20A级250℃开关操作、(4)能实现这些技术的膜厚及多层外延生长、(5)支持这些技术的学术性基础研究。研发方面设定了三个子课题:(1)SiC的缺陷、物性控制以及器件基础、(2)超厚膜及多层SiC外延晶圆技术、(3)工艺及超高耐压SiC器件技术。

获得的成果为,在高速厚膜外延生长和缺陷降低方面,实现了外延生长层厚度达到了100μm以上、受主密度达到1014cm-3的掺杂控制技术;降低了基面位错(BPD),使BPD密度降至0.1cm-2以下;利用碳注入及热氧化等手段,使载流子寿命大幅提高20μs以上。

凭借这些技术,木本教授等人成功试制出了耐压13kV的40A级PiN二极管以及耐压16kV的30A级IGBT。该IGBT在栅极形成方面,采用了离子注入与外延膜生长组合的IE构造。已通过实验证实,使用这些器件以及新开发的高温高耐压密封材料,在250℃下实施5kV开关操作时,可实现20A以上、2μs的开关工作。

木本教授在演讲的最后说道:“这些技术并非立即就能投入实用,而十年后,以这些技术为基础的SiC双极器件非常值得期待。”

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