Nowe materiały półprzewodnikowe do produkcji przyrządów energoelektronicznych

• Autorzy: Januszewski S.

Warianty tytułu

EN

New semiconductor materials for manufacture of power electronics devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dokonano przeglądu osiągnięć, opublikowanych w materiałach konferencyjnych oraz czasopismach technicznych dotyczących przyrządów energoelektronicznych wytworzonych z nowych materiałów takich, jak arsenek galu (GaAs), węglik krzemu (SiC) oraz syntetyczny diament (C). Materiały te zaczynają stopniowo wchodzić do techniki energoelektronicznej jako uzupełnienie dominujących rozwiązań opartych na krzemie. Omówiono właściwości i możliwości stosowania różnych materiałów do produkcji przyrządów energoelektronicznych. Zaprezentowano również parametry techniczne i właściwości eksploatacyjne eksperymentalnych przyrządów półprzewodnikowych wykonanych z wymienionych wyżej materiałów, a zwłaszcza węglika krzemu, który obecnie rokuje największe nadzieje w zakresie produkcji przyrządów energoelektronicznych. Przedstawiono powstające możliwości zastosowań układów energoelektronicznych zbudowanych w oparciu o przyrządy wykonane z materiałów technologicznych nowej generacji.

EN

The paper presents a review of achievements, published in conference proceedings and technical journals, concerning power electronics devices produced of new materials such as gallium arsenide (Ga As), silicon carbide (Si C) and synthetic diamond (C). These materials begin gradually to be used in power electronics technology as a supplement to the solutions based on silicone, dominating so far. Properties and application possibilities of various materials for manufacture of power electronics devices are discussed. Technical parameters and operation properties of experimental semiconductor devices made of the materials mentioned above are discussed, in particular of those made of silicon carbide which at present presages best in the range of power electronics devices. Application possibilities of power electronics systems, emerging at present, basing on devices made of new generation technological materials are presented.

Słowa kluczowe

PL

przyrządy energoelektroniczne; energoelektronika; materiały półprzewodnikowe; półprzewodnik

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2002
• Tom: Z. 214
• Strony: 59--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Januszewski S.

• Zakład Przekształtników Mocy, Instytut Elektrotechniki

Bibliografia

• 1 Agarwal A. et al.: Large Area 4H-SiC Power MOSFETs, Proc of The 13 th International Symposium on Power Semiconductor Devices and les - ISPSD'01, June 4+7, 2001. Osaka (Japan)
• 2. Asano K. et al,: 5,5 kV Normally-Off Low RonS 4H-SiC SEJFET, Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 -7, 2001, Osaka (Japan).
• 3. Asano K. et al. High Temperature Static and Dynamie Characteristics of 3,7 kV High Voltage 4H-SiC JBS. Proc, of ISPSD'2000, May. Toulouse (France).
• 4. Ashkinazi G. A et al.: Power Diodes on galium arsenide. Proc,of the 2nd European Conference on Power Electronics and Applications - EPE'89, Sept Aachen (Germany)
• 5. Baliga B. J.: Trends in Power Semiconductor Devices. IEEE Trans on Electron Devices, Vol. 43 Oct. 1996, no 10, pp. 1717-1731
• 6. Baliga 8. J: Power Semiconductor Devices Boston PWS Publishing Company. 1996
• 7. Beydoun B, et at.: Determination of static and dynamic performance of silicon carbide power MOSFET devices. Proc. of the 13th European Conference on Power Electronics and Applications - EPE'95. Sept. 1995. Sevilla (Spain)
• 8. Bhatnagar M.. Baliga 8 J.: Comparison of 6H-SiC, 3C-SiC, and Si for Power Devices. IEEE Trans, on Electron Devices. Vol. 40 No 3, March 1993, pp. 645-655.
• 9. Fedison J. B. el al Dependence of Turn-On And Turn-Off Characteristics on Anode/Gate Geometry of High-Voltage 4H-SiC GTO Thyristors. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs - ISPSD'01, June 4 -7, 2001, Osaka (Japan)
• 10. Friedrichs P. et al.: SiC Power devices with low on-resistance for fast switching applications. Proc. of ISPSD'2000. May, Toulouse (France)
• 11. Friedrichs P. et al.: The vertical silicon carbide JFET - a fast and low loss solid state power switching device. Proc of The 9th European Conference on Power Electronics and Applications - EPE'2001. 27 - 29 August 2001, Graz (Austria).
• 12. Januszewski S.: Węglik krzemu (SiC) - perspektywiczny półprzewodnik. XIV Beskidzkie Seminarium Elektryków - BSE'2000. Istebna, wrzesień 2000 r.
• 13. Januszewski S., Węglik krzemu - półprzewodnik dla wysokotemperaturowych przyrządów energoelektronicznych. Wiadomości Elektrotechniczne 2001, nr 3.
• 14. Khemka V, et al.: Static and Dynamic Characteristics of a 1100 V, Double-Implanted, Planar, 4H-SJC PiN Rectifier. Proc of ISPSD'1999, June . Toronto (Canada)
• 15. Kimoto T. et al.: Performance Limiting Suface Defects in SiC Epitaxial P-N Junction Diodes IEEE Trans on Electron Devices Vol. 46, 1999 no 3, pp. 471-477.
• 16. Lacatelli M. L. et al.: Semiconductor Materials for High Temperature Power Devices. EPE Journal. Vol. 4 no 1. March 1994.
• 17. Lendanmann H. et al.. 4,5 kV 4H-SIC Diodes with Ideal Forward Characteristic. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan)
• 18. Matsunami H . Progres in Wide Bandgap Semiconductor SiC for Power Devices Proc. of ISPSD'2000. May, Toulouse (France).
• 19. Neudeck P. G. et al.: Electrical Properties of Epitaxial 3C - and 6H-SiC p-n Junction Diodes Produced Side - by - Side on 6H-S1C Substrates IEEE Trans on Electron Devices, Vol 41, No 5, May 1994, pp. 826-835.
• 20. Onose H et al.: Design Consideration for 2 kV SiC-SIT. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan)
• 21. Peters D. et al.: An 1800 V Triple Implanted Vertical 6H-SiC MOSFET. IEEE Trans, on Electron Devices. Vol. 45, 1999 no 3. pp. 542-545.
• 22. Peters D. et al.: An 1800 V Triple Implanted Vertical 6H-SIC MOSFET. IEEE Trans on Electron Devices 1999, nr 3.
• 23. Peters D. et al.: Characterization of fast 4.5 kV SiC P-N diodes. Proc. of ISPSD'2000, May, Toulouse (France).
• 24. Petzold J. et al,; Influence of Device and Circuit Parameters on the Switching Losses of an Ultra Fast CoolMOS/SiC-Diode Device-Set: Simulation and Measurement. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001. Osaka (Japan).
• 25. Philippen F., Burger B.: A New High Voltage Schottky Diode based on Silicon Carbide (SIC). Proc. of The 9th European Conference on Power Elerctronics and Applications -EPE'2001. 27- 29 August 2001. Giaz (Austria).
• 26. Pikkov M., Rang T.; SiC Schottky Diode for Power Converters 2nd Conference on Power Electronics Devices Compatibility - PEDC'2001. Sept. 2001, Zielona Góra (Poland)
• 27. Polowczyk M., Klugman E.: Diament półprzewodnikowy, Elektronika, 1998, nr 7-8.
• 28. Ryu S. H et al.: 1,8 kV, 3,8 A Bipolar Junction Transistors in 4H-SiC, Proc of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan).
• 29. Seshadri S. et al.: Turn-off characteristics of 1000 V SiC gate-turn-off thyristors. proc. of ISPSD'1998, June, Kyoto (Japan).
• 30. Shenai K , Scott R. S., Baliga B. J.: Optimum Semiconductors for High-Power Electronics. IEEE Trans, on Electron Devices, Vol 36 No 9 Sept 1989, pp. 1811-1822.
• 31. Sheridan D. C et al..Comparison and Optimization of Edge Termination Techniques for SiC Power Devices. Proc of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan).
• 32. Singh Ret al,: High Temperature Characteristics of 5 kV, 20 A 4H-SiC PIN Rectifiers Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs -ISPSD'01. June 4 - 7. 2001. Osaka (Japan).
• 33. Sugawara Y. et al.: 12-19 kV 4H-SiC pin Diode with Low Power Loss. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan).
• 34. Sugawara Y et al.: 4,5 kV Novel High Voltage High Performance SiC-FET „SIAFET". Proc. of ISPSD'2000, May, Toulouse (France).
• 35. Takayama D. et al.: Static and Dynamic Characteristics of 4-6 kV SIAFETs. Proc. of The 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001. Osaka (Japan).
• 36. Umezawa H, et ah: High Frequency Application of High Transconductance Surface - Channel Diamont Field - Effect Transistors. Proc, of the 13th International Symposium on Power Semiconductor Devices and Ics - ISPSD'01, June 4 - 7, 2001, Osaka (Japan).
• 37. Wang J. , Williams B.W.: Evolution of High Voltage 4H-SiC Switching Devices. IEEE Trans, on Electron Devices. Vol. 46, 1999 no 3, pp. 589-597.
• 38. Weis B. et al.: Turn-off and short circuit behaviour of 4H SiC JFETs. Proc of The 9th European Conference on Power Electronics and Applications - EPE'2001, 27 - 29 August 2001. Graz (Austria).
• 39. Wondrak W.: Physical Limits and Lifetime Limitation of Semiconductor Devices at High Temperatures. Microelectronics Reliability Vol. 39 1999, pp. 1113-1120.
• 40. Zverev I. et at.: SiC Schottky rectifiers: Performance, reliability and key application. Proc. of The 9th European Conference on Power Electronics and Applications - EPE'2001. 27 - 29 August 2001, Graz (Austria).
• 41. Zverev I. et al.: Silicon carbide Schottky: Novel devices require novel design rules. Proc. of International Conference on Power Electronics - PCIM'2002, 14 - 16 May 2002, Nuremberg (Germany).