Kuburitsa pachena Dhizaini uye Kugadzirwa kweSilicon Carbide (SiC) Chips: Kubva Pazvinhu Zvinokosha Kusvika Pakushandisa

MaSilicon Carbide (SiC) MOSFETs zvishandiso zvemagetsi zvinoshanda zvakanyanya izvo zvave zvakakosha mumaindasitiri akasiyana-siyana kubva kumotokari dzemagetsi uye simba rinodzokororwa kusvika kuotomatiki yeindasitiri. Zvichienzaniswa nemasilicon (Si) MOSFET echinyakare, maSiC MOSFET anopa kushanda kwepamusoro mumamiriro ezvinhu akaomarara, kusanganisira tembiricha yakakwira, mavoltage, uye mafrequency. Zvisinei, kuwana kushanda kwakanaka mumidziyo yeSiC kunopfuura kungowana substrates dzemhando yepamusoro uye epitaxial layers - zvinoda dhizaini yakangwarira uye maitiro ekugadzira epamusoro. Chinyorwa chino chinopa kuongororwa kwakadzama kwechimiro chedhizaini uye maitiro ekugadzira anogonesa maSiC MOSFET anoshanda zvakanyanya.

1. Dhizaini yeChip Structure: Marongerwo Akarurama eKuti Ishande Zvakanyanya

Kugadzirwa kweSiC MOSFET kunotanga nekurongwa kweSiC wafer, inova ndiyo hwaro hwezvinhu zvese zvemuchina. Chip yeSiC MOSFET yakajairika ine zvinhu zvakakosha pamusoro payo, zvinosanganisira:

• Pad inobva

• Pad yeGedhi

• Kelvin Source Pad

IyoMhete Yekugumisa Edge(kanaMhete Yekumanikidza) chimwe chinhu chakakosha chiri pedyo nepachipu. Mhete iyi inobatsira kuvandudza voltage yekupwanyika kwechipu nekuderedza kuwanda kwesimba remagetsi pamipendero yechipu, nokudaro kudzivirira kubuda kwemvura uye kuwedzera kuvimbika kwechipu. Kazhinji, Mhete yeEdge Termination Ring yakavakirwa paKuwedzerwa Kwekugumisa Junction (JTE)chimiro, chinoshandisa deep doping kugadzirisa kugoverwa kwemagetsi uye kuvandudza voltage yekupwanyika kweMOSFET.

2. Masero Anoshanda: Chikamu Chekushanda Kwekuchinja

IyoMasero AnoshandaMuSiC MOSFET ndiyo ine basa rekufambisa magetsi nekuchinja magetsi. Masero aya akarongwa zvakaenzana, huwandu hwemasero huchikanganisa zvakananga kugona kwese kwekudzivirira magetsi (Rds(on)) uye kugona kwemagetsi epfupi kwemuchina. Kuti zviite zvakanaka, daro riri pakati pemasero (rinozivikanwa se "cell pitch") rinoderedzwa, zvichivandudza kushanda kwemagetsi.

Masero anoshanda anogona kugadzirwa mumhando mbiri huru dzemaumbirwo:planaruyemugerozvimiro. Chimiro chepuranari, kunyange chiri nyore uye chakavimbika, chine miganho mukushanda nekuda kwenzvimbo iri pakati pemasero. Kusiyana neizvi, zvimiro zvemugero zvinobvumira kurongeka kwemasero ane density yakakura, zvichideredza maRds(on) uye zvichigonesa kubata kwemagetsi kwakakwira. Kunyange zvazvo zvimiro zvemugero zviri kuwana mukurumbira nekuda kwekushanda kwazvo, zvimiro zvepuranari zvichiri kupa mwero wekuvimbika uye zviri kuramba zvichigadziriswa kuti zvishandiswe mune mamwe mashandisirwo.

3. Maumbirwo eJTE: Kuvandudza Kuvharika kweVoltage

IyoKuwedzerwa Kwekugumisa Junction (JTE)Chimiro chinhu chakakosha pakugadzira maSiC MOSFET. JTE inovandudza kugona kwekudzivirira magetsi kwechishandiso nekudzora kugoverwa kwemagetsi pamipendero yechip. Izvi zvakakosha pakudzivirira kuputsika kwemagetsi nguva isati yakwana pamipendero, uko magetsi akawanda anowanzo unganidzwa.

Kushanda kweJTE kunoenderana nezvinhu zvakati wandei:

• Upamhi hweDunhu reJTE uye Nhamba yeDoping: Upamhi hwenzvimbo yeJTE uye kuwanda kwezvishandiso zvinosarudza kugoverwa kwenzvimbo yemagetsi pamipendero yemudziyo. Nzvimbo yeJTE yakafara uye ine doped yakawanda inogona kuderedza nzvimbo yemagetsi uye kuwedzera voltage yekupwanyika.

• JTE Cone Angle uye Kudzika: Kona nekudzika kwekoni yeJTE zvinokanganisa kugoverwa kwesimba remagetsi uye pakupedzisira zvinokanganisa voltage yekupwanyika. Kona diki yekoni uye nzvimbo yakadzika yeJTE zvinobatsira mukuderedza simba resimba remagetsi, nokudaro zvichivandudza kugona kwechishandiso kutsungirira voltage yakakwira.

• Kupfuura Nepamusoro: Rutivi rwepamusoro rwepasi rinoita basa rakakosha mukuderedza kubuda kwemvura pamusoro uye kuwedzera voltage yekupwanyika. Rutivi rwepamusoro rwepasi rinoita kuti mudziyo ushande zvakanaka kunyangwe paine voltage yakakwira.

Kutarisira kupisa ndeimwe pfungwa inokosha mukugadzirwa kweJTE. SiC MOSFETs dzinokwanisa kushanda pakupisa kwakanyanya kupfuura silicon, asi kupisa kwakanyanya kunogona kukanganisa mashandiro emudziyo uye kuvimbika kwawo. Nekuda kweizvozvo, dhizaini yekupisa, kusanganisira kupisa uye kuderedza kushushikana kwekupisa, kwakakosha pakuona kugadzikana kwemudziyo kwenguva refu.

4. Kuchinja Kurasikirwa uye Kuramba Kwekuita: Kugadzirisa Mashandiro

MuSiC MOSFETs,kuramba kwekufambisa(Rds(on)) uyekurasikirwa kwekuchinjaZvinhu zviviri zvakakosha zvinosarudza kushanda zvakanaka kwese. Kunyange zvazvo Rds(on) ichitonga kushanda zvakanaka kwekufambisa magetsi, kurasikirwa kwekuchinjana kunoitika panguva yekuchinjana pakati pemamiriro ekunze nekunze, zvichikonzera kugadzirwa kwekupisa uye kurasikirwa nesimba.

Kuti zvigadziriswe, zvinhu zvakawanda zvekugadzira zvinofanirwa kutariswa:

• Kuyera kweSero: Kupidiguka, kana kuti nzvimbo iri pakati pemasero anoshanda, ine basa guru pakuona maRds(on) nekumhanya kwekuchinja. Kuderedza kupidiguka kunobvumira huwandu hwemasero hwakakwira uye kuramba kudzika kwekufambisa, asi hukama huripo pakati pehukuru hwepidiguka uye kuvimbika kwegedhi hunofanirawo kuenzana kudzivirira kudonha kwakanyanya kwemvura.

• Ukobvu hweGedhi reOkisidhe: Ukobvu hwegate oxide layer hunokanganisa capacitance yegate, izvo zvinozokanganisa switching speed uye Rds(on). Thinner gate oxide inowedzera switching speed asi inowedzerawo njodzi yekubuda kwegate. Nokudaro, kuwana gate oxide thinner kwakakosha pakuenzanisa kumhanya uye kuvimbika.

• Kuramba kweGedhi: Kuramba kwechinhu chegedhi kunokanganisa kumhanya kwekuchinja uye kuramba kwese kwekufambisa. Nekubatanidzakuramba gedhiKana yapinda zvakananga muchip, dhizaini yemodule inova nyore, zvichideredza kuoma uye mikana yekukundikana pakurongedza.

5. Kuramba Kushandiswa Kwegedhi Rakabatanidzwa: Kurerutsa Dhizaini Yemodule

Mune mamwe magadzirirwo eSiC MOSFET,kupikiswa kwegedhi kwakabatanidzwainoshandiswa, izvo zvinoita kuti dhizaini yemodule ive nyore uye maitiro ekugadzira ave nyore. Nekubvisa kudiwa kwezvinodzivirira zvekunze, nzira iyi inoderedza huwandu hwezvinhu zvinodiwa, inoderedza mari yekugadzira, uye inovandudza kuvimbika kwemodule.

Kubatanidzwa kwekudzivirira kwegedhi zvakananga pa chip kunopa mabhenefiti akati wandei:

• Kuungana kweModule Yakareruka: Kudzivirira magedhi akabatanidzwa kunoita kuti waya dzishande zviri nyore uye kunoderedza njodzi yekukundikana.

• Kuderedza MutengoKubvisa zvinhu zvekunze kunoderedza mari yezvinhu (BOM) uye mari yekugadzira.

• Kugadziriswa Kwakawedzerwa Kwekurongedza: Kubatanidzwa kwekudzivirira magedhi kunobvumira magadzirirwo emamodule madiki uye anoshanda zvakanaka, zvichikonzera kushandiswa kwenzvimbo zviri nani pakurongedza kwekupedzisira.

6. Mhedziso: Maitiro Akaoma Ekugadzira Midziyo Yepamusoro

Kugadzira nekugadzira maSiC MOSFET kunosanganisira kubatana kwakaoma kwezviyero zvakawanda zvekugadzira uye maitiro ekugadzira. Kubva pakugadzirisa machip layout, dhizaini yemaseru anoshanda, uye maJTE structures, kusvika pakuderedza kuramba kwekufambisa uye kurasikirwa kwekuchinja, chinhu chimwe nechimwe chemudziyo chinofanira kugadziriswa zvakanaka kuti chiwane kushanda kwakanakisa.

Nekufambira mberi kuri kuramba kuripo mukugadzira nekugadzira tekinoroji, SiC MOSFET dziri kuramba dzichishanda zvakanaka, dzakavimbika, uye dzisingadhuri. Sezvo kudiwa kwemidziyo inoshanda zvakanyanya uye isingadyi simba zvakanyanya kuri kuwedzera, SiC MOSFET dzagadzirira kutamba basa guru mukupa simba kuchizvarwa chinotevera chemagetsi, kubva kumotokari dzemagetsi kusvika kumagridi esimba rinogona kushandiswazve nezvimwewo.