宽禁带半导体技术
宽禁带半导体技术
宽禁带半导体技术
宽禁带半导体技术是指使用宽禁带半导体材料（如碳化硅SiC和氮化镓GaN）来制造电子器件的技术。
这些材料具有比传统硅（Si）和砷化镓（GaAs）更宽的能隙，因此被称为第三代半导体材料。
宽禁带半导体技术在高功率、高频率、高电压和高温应用中具有独特的优势，这使得它们在多个领域成为硅基半导体技术的替代品。
以下是宽禁带半导体技术的一些关键特点和优势：
1. 高能隙：宽禁带半导体材料具有更高的能隙，这意味着它们可以在更高的温度、电场和辐射环境中稳定工作，而不会像硅那样容易发生击穿。
2. 高热导性：宽禁带半导体材料通常具有更好的热导性，这有助于在功率电子应用中更有效地散热，从而提高器件的可靠性和寿命。
3. 高电子迁移率：宽禁带半导体材料具有高电子迁移率，这使得它们在高速电子器件中具有潜在的应用，例如在无线通信和雷达系统中。
4. 高功率密度：由于宽禁带半导体材料能够承受更高的电场，因此可以在更小的体积内实现更高的功率密度，这对于提高能源效率和减小设备尺寸具有重要意义。
5. 耐高温：宽禁带半导体材料能够在高达300°C以上的温度下工作，这使得它们适合于汽车、航空航天和工业应用中的高温环境。
6. 减少电磁干扰：宽禁带半导体材料的高频特性有助于减少电磁干扰（EMI），这对于提高电子系统的可靠性和兼容性是有益的。
宽禁带半导体技术目前正处于快速发展阶段，其在电力电子、电动汽车、可再生能源、先进通信和军事应用等领域的前景广阔。
随着制造技术的进步和成本的降低，预计宽禁带半导体将在未来的电子市场中占据越来越重要的地位。
宽禁带半导体及其应用
宽禁带半导体及其应用宽禁带半导体（Wide Bandgap Semiconductor）是指能带宽度较大的半导体材料，其能带宽度一般大于1.7电子伏特（eV）。
与传统的硅材料相比，宽禁带半导体具有更高的电子能带宽度，从而具备更好的电子传输性能和热稳定性。
宽禁带半导体的出现，对电子行业的发展和应用带来了革命性的影响。
宽禁带半导体材料的代表性物质有碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。
碳化硅具有高熔点、高热导率、高击穿电场强度等特点，广泛应用于功率电子器件、光电子器件和射频器件等领域。
氮化镓则具有优异的电子传输特性和高温稳定性，主要应用于高功率和高频率的电子器件中。
宽禁带半导体材料的应用领域非常广泛。
首先是能源领域，宽禁带半导体材料可以应用于太阳能电池、LED照明和电动汽车等设备中。
碳化硅太阳能电池具有高转换效率、较长的使用寿命和高温稳定性的特点，被认为是下一代高效太阳能电池技术的发展方向。
宽禁带半导体材料在LED照明中的应用也十分广泛，其高亮度、高效率和长寿命的特点使其成为替代传统照明的理想选择。
此外，宽禁带半导体材料还可以应用于电动汽车的功率电子模块，提高电池的充放电效率，延长电池寿命。
其次是通信和无线电频率领域。
宽禁带半导体材料在射频功率放大器、微波器件和雷达系统中有广泛应用。
碳化硅和氮化镓材料的高电子迁移率、高饱和漂移速度和高电子浓度使其成为高功率无线电频率电子器件的理想选择。
宽禁带半导体材料还在高频率通信领域中具有重要作用，可以实现高速数据传输和低噪声放大。
宽禁带半导体材料还可以应用于国防和航空航天领域。
碳化硅和氮化镓材料的高温稳定性和高电压应力能力使其成为高温、高频、高功率和高压环境下的理想选择。
宽禁带半导体材料在航空航天领域中可以应用于高速飞行器的电力系统、雷达系统和通信系统等关键部件，提高系统的可靠性和性能。
宽禁带半导体作为一种新型材料，在能源、通信、国防和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
宽禁带半导体电机驱动控制技术
宽禁带半导体电机驱动控制技术随着科技的不断发展，人们对于电机驱动控制技术的需求也越来越高。
而宽禁带半导体电机驱动控制技术作为一种新型的驱动技术，正在逐渐成为人们关注的焦点。
本文将对宽禁带半导体电机驱动控制技术进行详细介绍，分析其特点和应用前景，并探讨其在未来的发展方向。
一、宽禁带半导体电机驱动控制技术概述宽禁带半导体材料是指禁带宽度大于2eV的半导体材料，如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等。
相比于传统的硅材料，宽禁带半导体材料具有更高的电子迁移率、更高的击穿电场强度和更高的工作温度等优点，因此被广泛应用于高压、高频、高温和高功率的电子器件中。
宽禁带半导体电机驱动控制技术则是利用宽禁带半导体材料制造的功率器件来驱动和控制电机的技术。
二、宽禁带半导体电机驱动控制技术的特点1.高效性能：宽禁带半导体材料具有更高的电子迁移率和更小的导通电阻，因此制造的功率器件能够实现更高的开关频率和更高的工作效率。
2.高温特性：宽禁带半导体材料的击穿电场强度和热导率都比传统的硅材料更高，因此宽禁带半导体电机驱动控制技术能够在更高的工作温度下保持稳定的性能。
3.高频特性：宽禁带半导体材料的电子迁移率和载流子迁移率都比硅材料更高，因此宽禁带半导体电机驱动控制技术能够实现更高的开关频率和更快的动态响应速度。
4.高功率密度：宽禁带半导体材料的热导率比硅材料更高，功率器件可以在更小的尺寸下实现更大的功率密度。
5.环保节能：由于宽禁带半导体电机驱动控制技术的高效性能和高功率密度，可以实现电机系统的节能降耗，减少能源排放，符合现代社会对于节能环保的要求。
三、宽禁带半导体电机驱动控制技术的应用前景1.工业领域：宽禁带半导体电机驱动控制技术可以应用于工业各个领域的电机驱动系统中，如风力发电、制造业、石油化工等，可以实现更高的效率和更稳定的性能。
2.交通领域：宽禁带半导体电机驱动控制技术可以应用于轨道交通、电动汽车、无人驾驶等领域，可以实现更长的续航里程和更快的充电速度。
宽禁带半导体功率器件——材料、物理、设计及应用
宽禁带半导体功率器件——材料、物理、设计及应用1.引言1.1 概述宽禁带半导体功率器件作为半导体领域中的重要分支，具有广阔的应用前景。
它是基于宽禁带半导体材料的器件，具备了高功率、高电压和高温度等特点，适用于能源领域、通信领域以及其他一系列领域。
在本文中，我们将对宽禁带半导体功率器件的材料、物理性质、设计原理以及应用领域进行深入研究和探讨。
首先，我们将介绍宽禁带半导体材料的定义和分类，以及其在器件制备中的重要性。
接着，我们将详细探讨宽禁带半导体材料的物理性质，包括载流子浓度、迁移率和反向饱和电流等关键参数的影响因素和变化规律。
其次，我们将深入研究宽禁带半导体功率器件的设计原理，包括器件结构、电场分布以及载流子输运等方面的理论基础。
这部分内容将着重介绍宽禁带半导体功率器件的设计要点，包括提高器件电流密度、减小漏电流和改善器件热特性等方面的关键技术和方法。
最后，我们将重点关注宽禁带半导体功率器件在能源领域和通信领域的应用。
特别是在能源领域，宽禁带半导体功率器件可以广泛应用于太阳能电池、风力发电和电动车等领域，为可再生能源的开发和利用提供支持。
在通信领域，宽禁带半导体功率器件的高频特性和高功率特性，使其成为无线通信系统中的重要组成部分。
总之，本文将全面介绍宽禁带半导体功率器件的材料、物理性质、设计原理以及应用领域，并对其现状进行总结和展望。
通过深入研究和探讨，我们希望能够进一步提高宽禁带半导体功率器件的性能和应用水平，为相关领域的发展做出贡献。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三部分来展开对宽禁带半导体功率器件的讨论。
引言部分将首先对宽禁带半导体功率器件进行概述，介绍其基本概念和特点。
接着将介绍文章的结构和内容安排，以便读者能够清晰地理解全文的逻辑发展。
正文部分将分为三个主要章节：材料、设计和应用。
在材料章节中，我们将详细介绍宽禁带半导体材料的特点和性质，包括它们的禁带宽度、载流子浓度和迁移率等重要参数。
宽禁带半导体电力电子器件
宽禁带半导体材料的禁带宽度较大，能够 在高温环境下保持稳定的性能，增强了电 力电子器件的可靠性和稳定性。
节能环保
推动技术进步
宽禁带半导体电力电子器件具有高效能、 低能耗的优点，有助于减少能源消耗和环 境污染。
宽禁带半导体电力电子器件的发展推动了 新能源、智能电网、电动汽车等领域的技 术进步和应用。
对未来研究和发展的建议
宽禁带半导体电力电子器件
目录
• 引言 • 宽禁带半导体材料 • 宽禁带半导体电力电子器件的种类 • 宽禁带半导体电力电子器件的应用 • 宽禁带半导体电力电子器件的挑战与前景 • 结论
01 引言
宽禁带半导体的定义
宽禁带半导体
指禁带宽度较大的半导体材料，通常 禁带宽度大于2.3eV。常见的宽禁带 半导体材料包括硅碳化物（SiC）、氮 化镓（GaN）和氧化锌（ZnO）等。
料之一。
GaN电力电子器件在电动汽车、可再生能源系统、智 能电网等领域也具有广泛应用前景，尤其在高压和高
温环境下表现出更高的性能优势。
宽禁带半导体的优势
高热导率
宽禁带半导体材料具有高热导率， 能够有效地将热量导出，提高器 件的散热性能和可靠性。
高击穿场强
宽禁带半导体材料具有高击穿场 强，能够承受更高的电压和电流， 提高器件的耐压能力和电流容量。
高频开关电源
宽禁带半导体电力电子器件具有高频 开关能力，可应用于高频开关电源， 减小电源体积和重量，提高电源转换 效率。
02 宽禁带半导体材料
硅碳化物（SiC）
硅碳化物（SiC）是一种宽禁带半导体材料，具有高热导率、高击穿场强、高电子饱 和迁移速度等优点。
SiC在高温、高压、高频和高功率应用领域具有优异性能，是制造电力电子器件的理 想材料之一。
超宽禁带半导体材料技术关键核心技术
超宽禁带半导体材料技术关键核心技术超宽禁带半导体材料技术是当今半导体领域的一个重要研究方向。
它具有广泛的应用前景，可以在光电子器件、高温电子器件、高功率电子器件等领域发挥重要作用。
本文将从材料的定义、特性、制备方法以及应用等方面进行探讨。
我们来了解一下超宽禁带半导体材料的定义。
超宽禁带半导体材料是指具有较大能隙（禁带宽度）的半导体材料。
相比传统的半导体材料，超宽禁带半导体材料的禁带宽度通常大于3电子伏特（eV），甚至可以达到10eV以上。
这种特殊的禁带宽度使得超宽禁带半导体材料具有一些独特的性质和应用。
超宽禁带半导体材料的特性主要包括以下几个方面。
首先，由于禁带宽度较大，超宽禁带半导体材料具有较高的载流子禁带能量，可以实现高温下的电子传输。
其次，超宽禁带半导体材料的载流子迁移率较高，具有较好的导电性能。
此外，超宽禁带半导体材料还具有较高的光吸收系数和较低的光子能量损失，可以实现高效的光电转换。
针对超宽禁带半导体材料的制备方法，目前主要有以下几种。
一种是通过合金化方法，将两种或多种禁带宽度不同的半导体材料进行合金化，形成超宽禁带半导体材料。
另一种是通过掺杂方法，在传统的半导体材料中引入特定的杂质，改变其禁带宽度，从而形成超宽禁带半导体材料。
此外，还可以通过物理气相沉积、分子束外延等方法来制备超宽禁带半导体材料。
超宽禁带半导体材料在各个领域都有广泛的应用。
在光电子器件方面，超宽禁带半导体材料可以用于制造高效的太阳能电池、光电探测器等器件，提高能量转换效率。
在高温电子器件方面，超宽禁带半导体材料可以用于制造高温传感器、高温功率器件等，具有较好的稳定性和可靠性。
在高功率电子器件方面，超宽禁带半导体材料可以用于制造高功率电子器件，提高电子器件的工作效率和可靠性。
超宽禁带半导体材料技术是当前半导体领域的一个热门研究方向。
通过对材料的定义、特性、制备方法以及应用进行探讨，我们可以看到超宽禁带半导体材料具有广阔的应用前景和重要的科学研究价值。
宽禁带半导体器件原理
宽禁带半导体器件原理宽禁带半导体器件是一种特殊类型的半导体器件，其主要特点是具有相对较大的能隙，也就是禁带宽度。
与传统的半导体器件相比，宽禁带半导体器件在电子能带结构和导电特性方面存在显著差异。
宽禁带半导体器件的禁带宽度通常大于1.7电子伏特，远远大于传统的半导体器件如硅和锗等。
由于禁带宽度较大，宽禁带半导体器件可以在高温环境下工作，具有较高的热稳定性和较低的内部噪声。
这使得宽禁带半导体器件在高温电子器件、高功率电子器件和光电子器件等领域具有广阔的应用前景。
宽禁带半导体器件的导电机制与传统的半导体器件也有所不同。
在传统的半导体器件中，导电主要是由载流子（电子和空穴）的迁移引起的。
而在宽禁带半导体器件中，导电主要是通过掺杂引入杂质能级来实现的。
这些杂质能级可以在禁带中形成能带，从而允许电子和空穴在禁带中传输。
这种导电机制使宽禁带半导体器件具有较高的载流子浓度和较高的导电能力。
宽禁带半导体器件的制备方法也与传统的半导体器件有所不同。
传统的半导体器件通常采用单晶生长或硅片切割的方法制备。
而宽禁带半导体器件通常采用化学气相沉积（CVD）或分子束外延（MBE）等方法，在衬底上生长薄膜。
这些方法可以控制薄膜的厚度和组分，从而实现对禁带宽度的调控。
此外，宽禁带半导体器件的制备还需要考虑杂质掺杂和退火等工艺步骤，以调整杂质能级和提高导电性能。
宽禁带半导体器件在光电子领域有着重要的应用。
由于其较大的禁带宽度，宽禁带半导体器件可以在可见光和紫外光等波段实现高效的光电转换。
例如，宽禁带半导体器件可以用于制造高效的光伏电池，将太阳能转化为电能。
此外，宽禁带半导体器件还可以用于制造高功率激光器，用于光通信、雷达和激光加工等领域。
宽禁带半导体器件具有较大的禁带宽度、高热稳定性和较低的内部噪声等特点，适用于高温电子器件、高功率电子器件和光电子器件等领域。
宽禁带半导体器件的导电机制和制备方法与传统的半导体器件有所不同，需要控制杂质能级和薄膜组分。
宽禁带半导体材料在新型显示技术中的应用
宽禁带半导体材料在新型显示技术中的应用随着科技的进步和人们对高质量显示的需求不断增加，新型显示技术逐渐崭露头角。
其中，宽禁带半导体材料在新型显示技术中的应用引起了广泛关注。
本文将探讨宽禁带半导体材料在新型显示技术中的应用前景，并对其潜在的影响进行分析。
一、宽禁带半导体材料的概念和特点宽禁带半导体材料是指能带宽度较大的半导体材料，其能带宽度大于2电子伏特。
相比于传统的窄禁带半导体材料，宽禁带半导体材料具有以下几个显著特点：1. 高温工作能力：宽禁带半导体材料具有较高的热稳定性和高温工作能力，能够在高温环境下保持较好的电子迁移率和导电性能。
2. 高亮度和高对比度：由于宽禁带半导体材料的能带结构特殊，其能够实现更高的亮度和对比度，使显示效果更加清晰和鲜艳。
3. 快速响应速度：宽禁带半导体材料的载流子迁移速度较快，能够实现更快的像素切换速度，提高显示屏的响应速度。
二、宽禁带半导体材料在OLED显示技术中的应用OLED（Organic Light Emitting Diode）是一种新型的显示技术，利用有机发光材料和电致发光原理实现显示效果。
宽禁带半导体材料在OLED显示技术中的应用具有重要意义。
1. 提高发光效率：宽禁带半导体材料能够提高OLED的发光效率，使其能够实现更高的亮度和更低的功耗。
这将有助于延长设备的续航时间，并提升用户体验。
2. 实现真正的柔性显示：宽禁带半导体材料具有良好的柔性和可弯曲性，能够适应各种复杂的曲面显示需求。
这将为柔性显示技术的发展提供了新的可能性。
3. 打破尺寸限制：宽禁带半导体材料的高亮度和高对比度特性，使得OLED显示屏可以实现更大尺寸的制造。
这将推动大尺寸OLED显示屏的发展，满足用户对大屏幕显示的需求。
三、宽禁带半导体材料在量子点显示技术中的应用量子点显示技术是一种基于半导体纳米晶体的新型显示技术，具有色彩饱和度高、能耗低等优点。
宽禁带半导体材料在量子点显示技术中的应用有以下几个方面：1. 实现更宽广的色域：宽禁带半导体材料能够提供更宽广的色域，使得量子点显示屏能够呈现更丰富和真实的色彩。
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是一种新型的高效、节能和环保光源，将取代目前使 用的大部分传统光源，被称为 ２１ 世纪照明光源的革命， 而 Ｇ ａ Ｎ 基高效率、高亮度发光二极管的研制是实现半 导体照明的核心技术和基础。
¥ 提高光存储密度。Ｄ Ｖ Ｄ 的光存储密度与作为读 写器件的半导体激光器的波长平方成反比，如果 Ｄ Ｖ Ｄ 使用 Ｇ ａ Ｎ 基短波长半导体激光器，则其光存储密度将 比当前使用 ＧａＡｓ 基半导体激光器的同类产品提高 ４ ￣ ５ 倍，因此，宽禁带半导体技术还将成为光存储和处理 的主流技术。
２．０￣６．０ｅｖ，则称为宽禁带半导体，如碳化硅（ＳｉＣ）、氮化 ＰＡＥ 高达 ５４％ ，其 １５０Ｗ 输出功率（２．１ＧＨｚ）的线性增
镓（ＧａＮ）、４Ｈ 碳化硅（４Ｈ－ＳｉＣ）、６Ｈ 碳化硅（６Ｈ－ＳｉＣ）、氮 益为 １２．９ｄＢ。
化铝（ Ａ ｌ Ｎ ） 以及氮化镓铝（ Ａ Ｌ Ｇ ａ Ｎ ） 等。宽禁带半导体材
宽度，还可以制作蓝、绿光和紫外光器件和光探测器件。 的宽禁带半导体技术计划（ＷＢＧＳＴＩ），已成为加速改进
因此，美国、日本、俄罗斯等国都极其重视宽禁带半导 ＳｉＣ、ＧａＮ 以及 ＡｌＮ 等宽禁带半导体材料特性的重要催
体技术的研究与开发。从目前宽禁带半导体材料和器件 化剂。
的研究情况来看，研究重点多集中于 ＳｉＣ 和 ＧａＮ 技术，
１０ 多年时间里，ＳｉＣ 器件的演示结果非常喜人，但是高
性能宽禁带器件的产量一直很低。一个主要原因就是
无法得到理想的 Ｓ ｉ Ｃ 基底——不但要具有足够高电阻
系数，可以提供半绝缘特性，而且严重缺陷（ 如微孔）
数量要足够低。由于没有高质量的基底，就无法通过
宽禁带材料的同质 ／ 异质外延生长获得制作微波与毫米
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2005.9
未来发展 ＷＢＧＳＴＩ 第一阶段的成功为美国国防先进研
究计划局继续该计划奠定了坚实的基础。 ＷＢＧＳＴＩ 第二阶段在 ２００５￣２００７ 年进行，将实现 ＧａＮ 基高可靠、高性能微波与毫米波器件的大批 量生产。第三阶段将在 ２００８￣２００９ 年进行，将研 制成功 ＧａＮ 基高可靠、高性能 ＭＭＩＣ ，并在若干 种模块中演示其应用。由于民用系统也将大量使 用宽禁带与 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ ，这将有助于其产量的稳定。
另一项成功地提高宽禁带半导体器件性能 的技术是场电极（ｆｉｅｌｄ－ｐｌａｔｅｓ）技术。利用该技术 制作的器件具有极高的击穿电压、高输出功率 以及较高的 ＰＡＥ 。一个例子是 Ｇ ａ Ｎ Ｈ Ｅ Ｍ Ｔ ，当 偏压 １２０Ｖ，工作频率 ４ ＧＨｚ 时，其输出功率密 度为 ３２．２Ｗ／ｍｍ，ＰＡＥ 高达 ５４．８％。
¥ Ｑ 波段高功率放大器模块。该模块包含的 宽禁带功率放大器 ＭＭＩＣ 性能见表 ２ ，其工作频 率在 ４０ ＧＨｚ 以上。
¥ 宽带高功率放大器模块。该模块包含宽禁 带功率放大器 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ ，其工作瞬间带宽超过 １ ０Fra bibliotek设计天地
Design Field
倍（ 例如，从 ２ Ｇ Ｈ ｚ 到 ２ ０ Ｇ Ｈ ｚ ） ，包括 Ｘ 波段。 ＷＢＧＳＴＩ 未来两个阶段的发展还将包括大量的可靠
附加效率（ＰＡＥ）、高增益以及较宽工作带宽的宽禁带半 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 圆片代工厂，并出售高功率 Ｓ ｉ Ｃ 器件。表 １ 则给
导体。这些器件工作频率范围很宽，从不足 １ Ｇ Ｈ ｚ 到 出利用 Ｍ Ｂ Ｅ （ 分子束外延） 以及 Ｍ Ｏ Ｃ Ｖ Ｄ （ 金属有机化
４０ＧＨｚ，而且性能优异。虽然自 ２０ 世纪 ９０ 年代以来的 表 １ ＷＢＧＳＴＩ 第一阶段 ＧａＮ 外延生长结果
性测试与评估，目的是确保所生产的宽禁带器件与 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 性能长期稳定与可靠。开发有效的宽禁带器件与 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 制作工艺，也是该计划的重点之一。同时，还将 推出经济可承受的封装方法，以保证 ＭＭＩＣ 在所需环境 条件下达到其全部性能并高可靠地工作。另外，如何在 这些封装或组装模块的大批量生产中使手工操作减至最 少也是一个不容忽视的问题；为了搞好封装制作，进行 模块的热 － 电 － 磁仿真也是一项不可或缺的工作。
导体材料与窄禁带半导体材料。若禁带宽度 Ｅｇ＜２ｅｖ（ 电 ＭＭＩＣ（ 单片微波集成电路） 的技术要求。此外，宽禁带
子伏特），则称为窄禁带半导体，如锗（Ｇｅ）、硅（Ｓｉ）、砷 外延结构演示结果也令人满意。例如，Ｇ ａ Ｎ Ｈ Ｅ Ｍ Ｔ （ 高
化镓（ Ｇ ａ Ａ ｓ ） 以及磷化铟（ Ｉ ｎ Ｐ ）；若禁带宽度 Ｅ ｇ ＞ 电子迁移率晶体管）在 ２ ． １ Ｇ Ｈ ｚ 时饱和功率输出 １ ７ ４ Ｗ ，
电源参数变化的可能性。稳压二极管对激磁电源电路
的输出电压的稳定性影响较大， 需要选择温漂小的双向
稳压二极管，最好选用带温度补偿的稳压二极管。这
样即使电源电路长期连续工作，其输出的正弦波频率 及电压参数以及波形失真度仍能满足使用要求，保证 应用激磁电源的系统精度。
结语 无信号源的自激式激磁电源的设计，突破了传统
的激磁电源的设计理念，减少了设计环节，简化了电 源结构，降低了电路成本，提高了可靠性。经实际应 用，能够长期稳定地工作，输出电压的频率和幅值稳 定精度高。特别是功率运放反相驱动和 Ｌ Ｃ 串联谐振原 理的应用，使一套振荡器电路可以同时输出三种不同 幅值的正弦波电压，能够满足不同的使用需求。
参考文献： １． 虞厚柏，‘激磁电源初探’，舰船光学，１９９１．１ 搜索电源，电子产品世界网站有 １ ７ ２ ８ 篇相关文章。
设计天地
Design Field
宽禁带半导体技术
Wide Bandgap Semiconductor Technology
概述
展迅速，不仅圆片直径有所加大，而且缺陷数量与电阻
根据半导体材料禁带宽度的不同，可分为宽禁带半 率 都 达 到 了 大 批 量 生 产 性 能 优 异 的 宽 禁 带 器 件 与
搜索半导体，电子产品世界网站有 ２ １ ３ ３ 篇相关文章。
上接 ８ ６
理想状态下，ＬＣ 串联谐振电路完全谐振
时电感和电容两端电压大小相等，相位相反，互相抵
消。但实际元器件并不能使电路达到完全谐振状态，那
么功率运放输出端的电压有可能在正弦峰值时超出电
源电压，损坏功率运放。通过两个钳位二极管对低内
阻的电源放电，以防止意外的峰值电压造成损坏。二
¥ 改善军事系统与装备性能。高温、高频、高功率 微波器件是雷达、通信等军事领域急需的电子器件，如 果目前使用的微波功率管输出功率密度提高一个数量 级，微波器件的工作温度将提高到 ３００℃，不仅将大大 提高雷达（ 尤其是相控阵雷达） 、通信、电子对抗以及 智能武器等军事系统与装备的性能，而且将解决航天 与航空用电子装备以及民用移动通信系统的一系列难 题。 （ 李耐和）
最近，Ｃ ｒ ｅ ｅ 公司收购的 Ａ Ｔ Ｍ Ｉ 公司在 Ｇ ａ Ｎ 基底上
表 ２ ＷＢＧＳＴＩ 第二、三阶段技术目标参数
制作出高功率、高效率 Ｘ 波段器件。Ｂ Ａ Ｅ 系统公司已 经对其进行演示，不但演示了器件在微波频段具有的 优异性能，还演示了毫米波器件（工作频率 ３５ ＧＨｚ，输 出功率 ３．５Ｗ ，Ｐ Ａ Ｅ ２ ２ ％ ）的制作能力。
在 Ｗ Ｂ Ｇ Ｓ Ｔ Ｉ 第二阶段与第三阶段将建立全 面的设计、生产与封装能力，并演示宽禁带器件 与 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 预期的高性能、高可靠性以及可承受 的生产成本。
同时，宽禁带材料最优化的研制工作仍将 继续。
关于宽禁带器件与 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 的应用演示，将 包括以下 ３ 种模块：
¥ Ｘ 波段发射与接收（Ｔ／Ｒ） 模块。该模块将 包括 １ 个宽禁带功率放大器和 １ 个宽禁带低噪声 放大器 Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 。预计该模块的其它特性，如尺寸 以及整个接收器的噪声系数性能，将相当或优 于现有 Ｔ／Ｒ 模块。
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应用展望 Ｗ Ｂ Ｇ Ｓ Ｔ Ｉ 将研制出宽禁带材料、器件、Ｍ Ｍ Ｉ Ｃ 以及
Ｔ ／ Ｒ 模块的制作设备，随着性能优异的宽禁带器件与 ＭＭＩＣ 的实现，包括雷达、智能武器、电子对抗系统以 及通信系统在内的在众多军事系统与民用产品的性能 将得到极为明显改善。展望未来，宽禁带半导体器件 的主要应用领域包括：
料具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子漂移速 技术现状
度高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强以及良好
在过去的几年里，由于美国政府以及商业部门的
的化学稳定性等特点，非常适合于制作抗辐射、高频、 大力支持，宽禁带半导体技术取得迅速进展。尤其是
大功率和高密度集成的电子器件；而利用其特有的禁带 ２ ０ ０ ２ 年美国国防先进研究计划局（ Ｄ Ａ Ｒ Ｐ Ａ ）启动与实施
波器件所需的高度一致性、具有足够高电子迁移率的
大尺寸晶片。
值得一提的是，在过去的 ３ 年里，ＳｉＣ 基底研制进
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设计天地
Design Field
合物气相沉积） 技术生长的 Ｇ ａ Ｎ 外延层性能指标。同 样，在获得可再现高电子迁移率活性层以及在材料特 性一致性方面也取得了令人满意的结果。
在该计划第一阶段（２００２￣２００４ 年）期间，市售 ＳｉＣ
其中 ＳｉＣ 技术最为成熟，研究进展也较快；ＧａＮ 技术应 基底直径已由 ２ 英寸增加到 ３ 英寸；同时，部分供应商
用广泛，尤其在光电器件应用方面研究比较深入。
正在研制 ４ 英寸 ＳｉＣ 基底，预计 ２００６ 年商品化。目前，
目前，多家半导体厂商演示了具有高功率、高功率 至少一家供应商（ 如 Ｃ ｒ ｅ ｅ 公司） 已经建立 Ｓ ｉ Ｃ 器件与
极管采用超快恢复二极管，其连续电流应大于功率运
放峰值电流，反向耐压值应至少为电源电压的两倍，电
路设计中选用的是 ＨＥＲ６０４（６Ａ／３００Ｖ）。
应注意的问题
图 ２ 中 Ｒ２ 与 Ｒ ３ 的参数特别是温度系数要一致，否 则，在高温和低温时，有可能出现振荡器不起振， 或者