为什么不用SiC来做IGBT？

时间： 2023-12-19 来源：芯长征科技公众号

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首先，我们要知道什么是IGBT

IGBT芯片是IGBT器件的主要部分，通常由硅制成。它由四个区域组成：N+型集电极、P型漏极、N型沟道和P+型栅极。IGBT芯片中使用的重要技术是沟道控制、载流子注入和处理高电压的结构设计。IGBT芯片集IGBT的驱动电路、控制电路、保护电路于一体。

那为什么不使用SiC来制造IGBT呢？那就要从SiC本身的特性开始说起。

优点：耐高温、高压、损耗低，用在高压大功率的应用中再合适不过了。

缺点：存在很多技术问题，包括周期时间、成本预算、器件良品率不一致等。

着重要声明的是，SiC其实是可以做IGBT的，而我们看不到的原因是：因制备成本太高，且性能“过剩”，因此在大多数应用场合都“毫无竞争力”，因此目前无存活空间，所以你就基本看不到商业化的SiC IGBT了。

Si材料的Mosfet存在一个问题，即耐受电压能力高了芯片就会相应地变厚，导通损耗也就很高，所以硅材料的Mosfet一般只能做低压器件。

SiC是一种宽禁带半导体材料，可以做到很高的耐压下芯片还很薄，而现在SiC的Mosfet可以做到6500V耐压，已经能覆盖现在的IGBT耐压水平了，且Mosfet的芯片结构比IGBT简单，所以目前没有必要用SiC来做IGBT浪费成本。除非以后需要10kV级别的器件才有可能考虑SiC的IGBT。

不过其实SiC IGBT已经有了，但是只是在高耐压开关的场合小范围内使用，例如某些换流站和牵引站，目前还没有大规模的推广碳化硅的IGBT。

未来是否会大规模的使用SiC来做IGBT呢?

目前全球都对碳化硅寄予厚望，认为SiC是一种具有巨大潜力和优势的半导体材料，可以用于高压大功率领域，提高电力电子技术的效率和密度。也是一种战略性新材料，对于提升国家科技实力和能源安全有重要意义。

国际上有很多公司和机构在研究和开发SiC器件和应用，如Infineon, Creei, Rohm, STMicroelectronics等。国内如中科院半导体所、中电科、中电49所、中微半导体、华大半导体等。

但是想用MOSFET完全取代IGBT并没有明确的肯定答案。分析下MOSFET和IGBT各自的优缺点就可知道原因。

MOSFET可以取代低压低电流的IGBT，因为MOSFET有更低的导通损耗和更快的开关速度。但是MOSFET不能取代高压高电流的IGBT，因为MOSFET的耐压能力和电流承受能力都比IGBT低，而且MOSFET的导通损耗会随着电压和电流的增加而急剧增加。

IGBT可以取代大部分的MOSFET，但是这样做可能会造成性能的浪费和成本的增加，因为IGBT有更高的导通压降和更慢的开关速度。

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