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7
SiC
Si
SiC在高频下也工作
100
200
300
400
频率（kHz)
使用SiC功率半导体 重量 0.72kg
50mm 40mm
PFC电路 SiC-SBD的优点
SiC-SBD 优点
PFC电路：升压+直流 化
電圧 [V] 電圧 [V]
SiC-SBD
200
1000
Di 電流
160
Di 電圧
800
120
600
80
400
40
200
0
0
-40
-200
-80 0
-400
100
200
300
400
時間 [nsec]
顺⇒逆 切换时的过渡电流大幅消减
恢复损失1/10！
SiC-SBD的使用可以使PFC电路高速化。⇒ 使扼流线圈小型化 。
PFC电路：升压+直流化
Confidential 5
电流 电压 Main电路：SW电源
+ IC
IC
電流 [A] 電流 [A]
Si-FRD
200
Di 電流
160
Di 電圧
1000
V
800
120
600
80 I
40
损失 400200来自00-40
-200
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
-400 400
Infineon・・・量产中 CREE（ Nihon Inter ）・・・量产中 STMicro・・・量产中 新日本无线・三菱等・・・准备量产
Morgan Stanley 调查结果 Yole Development 调查结果 Marketing Eye 调查结果
35亿日元/年 22亿日元/年 30亿日元/年
逆变器・转换器・净化器
空调 其他家电
电气汽车 EV/HEV
太阳能发电
UPS/电源
SiC 分立器件
电车
产业机器
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R-TR-100707-JJ
SiC功率半导体（SiC-SBD）的市场情况
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SiCSIパC功ワ率ー半半导導体体市市场(場亿 日（元億)円）
R-TR-100707-JJ
【参考】PFC电路
Confidential 4
・无 PFC电 路
电流 电压
电流 电压
+
Main电路：SW电源 IC
因为AC(商用)直接影响Main电路(SW电源)的开关，所以会发生高次谐波和电流顶峰的问题。
・有 PFC电 路
电流 电压
PFC电路：升压+直流化
电流 电压 Main电路：SW电源
①恢复损失大幅减低
(电源效率改善 数%)
※ 与IGBT配何使用也能改善SW的损失
发热量减低，散热片小型化
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SiC功率半导体的推广方向
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功率器件（SiC）
SiC功率模块 SiC-IPM
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Di 電流
160
Di 電圧
120
80
40
0
-40
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
1000 800 600 400 200 0 -200 -400 400
顺⇒逆 切换时的过渡电流大幅消减 恢复损失1/10！
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热酸化
Si 1.12 1350 0.3 1.0 x 107 1.5 间接
1 1 ○ ○ ○
SiC 3.26 1000 2.8 2.2 x 107 4.9 间接 420 470 ○ ○ ○
GaN 3.42 1500
3 2.4 x 107
1.3 直接 580 850 △ ○ ×
钻石 5.47 2000
8 2.5 x 107
关于FET的量产还没有仸何制造商有量产计划。 每家 公 司都在 样品 出 货的 阶段 ， ROHM已 于 2010年12月支持SiC MOSFET量产出货。
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SiC基板的生产情况
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ROHM的分公司Sicrystal的SiC基板在世界占有率排名第二
②逆变器
Confidential 9
Motor
電流 [A] 電流 [A]
Si-FRD
200
Di 電流
160
Di 電圧
1000
V
800
120
600
80 I
40
损失 400 200
0
0
-40
-200
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
-400 400
電圧 [V] 電圧 [V]
SiC-SBD
200
作为功率半导体SiC的魅力，优点 与其他材料的对比
2
物性数据
性能指数 制作技术
半导体材料 能带隙 (eV) 电子移动度 (cm2/Vs) 绝缘击穿电场 (MV/cm) 饱和漂移速度 (cm/s) 热传导率(W/cm K) 直接迁移 or 间接迁移 Johnson的性能指数 Baliga的性能指数 P型价电子控制 N型价电子控制
线器件以及半导体材
料。
S推元iC需出肖要第特向三基C代二ret极he等in管Q厂于!™家230G采0。9购年晶。由 司 公 要意 和 司向大 法 合Cre利 国 并e等的 而Th厂成SoGm家。Ss微o采晶n电半购元子导。需公体全元导体球生厂唯产家一能。的力具的备专业SiC半晶
交期 5~6个月
5~6个月，受到SiC晶元厂 家的制约。
電流 [A] 電流 [A]
電圧 [V] 電圧 [V]
Si-FRD
200
Di 電流
160
Di 電圧
1000
V
800
120
600
80 I
40
损失 400
200
0
0
-40
-200
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
-400 400
这个部分的di/dt与EMI关系。 电压EMI=L×di/dt
顺⇒逆 切换时的过渡电流大幅消减 恢复损失1/10！
逆回复时间 因为trr变小 电压EMI＝L×di/dt 也变小。
SiC-SBD
200
Di 電流
160
Di 電圧
120
80
40
0
-40
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
1000 800 600 400 200 0 -200 -400 400
使用SiC-SBD可使PFC电路的EMI变小。
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+ IC
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扼流线 圈：
通过使用SiC-SBD可使PFC电路高速化 →扼流流圈的小型化。
SiC-SBD
200
Di 電流
160
Di 電圧
120
80
40
0
-40
-80 0
100
200
300
時間 [nsec]
1000 800 600 400 200 0 -200 -400 400
電圧 [V]
男性37名、女性19名 （平均年龄：41.1 岁） 平均工作年数：5.8年 Dr. 10名
100
Market share
SiCrystal AG Guenther-Scharowsky-Strasse 1 D-91058 Erlangen Germany
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20 间接 4400 13000 ○ × ×
GaN的物性数据好(特别适合光学用途) ，作为功率器件用途时，器件的制作技术难点多，综合 比较不如SiC。 钻石是终极半导体，有着凌驾SiC和GaN的出色的物性,不过，制作技术过程中有很多问题，现 在暂时不考虑实用化。
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