ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) ချစ်ပ်များ၏ ဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုကို မိတ်ဆက်ခြင်း- အခြေခံမှ အသုံးချမှုအထိ

ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) MOSFETs များသည် လျှပ်စစ်ယာဉ်များနှင့် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်မှသည် စက်မှုလုပ်ငန်းအလိုအလျောက်စနစ်အထိ အမျိုးမျိုးသော စက်မှုလုပ်ငန်းများတွင် မရှိမဖြစ်လိုအပ်လာသည့် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော ပါဝါတစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းများဖြစ်သည်။ ရိုးရာဆီလီကွန် (Si) MOSFETs များနှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက SiC MOSFETs များသည် မြင့်မားသောအပူချိန်၊ ဗို့အားနှင့် ကြိမ်နှုန်းများအပါအဝင် အစွန်းရောက်အခြေအနေများတွင် သာလွန်ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးစွမ်းသည်။ သို့သော်၊ SiC စက်ပစ္စည်းများတွင် အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ရရှိရန်မှာ အရည်အသွေးမြင့်အလွှာများနှင့် epitaxial အလွှာများရယူရုံထက်ကျော်လွန်ပြီး စေ့စပ်သေချာသောဒီဇိုင်းနှင့် အဆင့်မြင့်ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ လိုအပ်ပါသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော SiC MOSFETs များကိုဖြစ်စေသည့် ဒီဇိုင်းဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်းစူးစမ်းလေ့လာခြင်းကို ပေးပါသည်။

1. ချစ်ပ်ဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်း- မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်အတွက် တိကျသောအပြင်အဆင်

SiC MOSFETs ၏ ဒီဇိုင်းသည် layout ဖြင့် စတင်သည်SiC ဝေဖာ၎င်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ ဝိသေသလက္ခဏာများအားလုံးအတွက် အခြေခံအုတ်မြစ်ဖြစ်သည်။ ပုံမှန် SiC MOSFET ချစ်ပ်တစ်ခုတွင် ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းများစွာပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့အပါအဝင်-

• ရင်းမြစ် ပက်ဒ်

• ဂိတ်တံခါး

• ကယ်လ်ဗင်ရင်းမြစ် ပက်ဒ်

ထိုအနားသတ်ကွင်း(သို့မဟုတ်)ဖိအားလက်စွပ်) သည် ချစ်ပ်၏ အပြင်ဘက်ပတ်လည်တွင် တည်ရှိသော နောက်ထပ်အရေးကြီးသော အင်္ဂါရပ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤလက်စွပ်သည် ချစ်ပ်၏ အစွန်းများတွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်း၏ အာရုံစူးစိုက်မှုကို လျှော့ချပေးခြင်းဖြင့် စက်ပစ္စည်း၏ ပြိုကွဲဗို့အားကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန် ကူညီပေးပြီး ယိုစိမ့်မှု လျှပ်စီးကြောင်းကို ကာကွယ်ပေးပြီး စက်ပစ္စည်း၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ Edge Termination Ring သည် a ပေါ်တွင် အခြေခံထားသည်လမ်းဆုံ ရပ်ဆိုင်းမှု တိုးချဲ့ခြင်း (JTE)MOSFET ၏ breakdown voltage ကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် deep doping ကိုအသုံးပြုသည့်ဖွဲ့စည်းပုံ။

2. တက်ကြွသောဆဲလ်များ- ပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည်၏ အဓိကအချက်

ထိုတက်ကြွသောဆဲလ်များSiC MOSFET တွင် လျှပ်စီးကြောင်း စီးကူးခြင်းနှင့် ပြောင်းလဲခြင်းအတွက် တာဝန်ရှိပါသည်။ ဤဆဲလ်များကို parallel ပုံစံဖြင့် စီစဉ်ထားပြီး ဆဲလ်အရေအတွက်သည် စက်ပစ္စည်း၏ ಒಟ್ಟಾರೆ on-resistance (Rds(on)) နှင့် short-circuit current စွမ်းရည်ကို တိုက်ရိုက်အကျိုးသက်ရောက်စေပါသည်။ စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်စေရန်အတွက် ဆဲလ်များအကြား အကွာအဝေး (“cell pitch” ဟုလူသိများသည်) ကို လျှော့ချထားပြီး ಒಟ್ಟಾರೆ conduction efficiency ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေပါသည်။

တက်ကြွသောဆဲလ်များကို အဓိကဖွဲ့စည်းပုံပုံစံနှစ်မျိုးဖြင့် ဒီဇိုင်းထုတ်နိုင်သည်-ပြားချပ်ချပ်နှင့်တူးမြောင်းဖွဲ့စည်းပုံများ။ ပြားချပ်ဖွဲ့စည်းပုံသည် ရိုးရှင်းပြီး ပိုမိုယုံကြည်စိတ်ချရသော်လည်း ဆဲလ်အကွာအဝေးကြောင့် စွမ်းဆောင်ရည်တွင် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ ကန့်လန့်ကာဖွဲ့စည်းပုံများသည် သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော ဆဲလ်အစီအစဉ်များကို ခွင့်ပြုပြီး Rds(on) ကို လျှော့ချပေးပြီး ပိုမိုမြင့်မားသော လျှပ်စီးကြောင်းကို ကိုင်တွယ်နိုင်စေပါသည်။ ကန့်လန့်ကာဖွဲ့စည်းပုံများသည် ၎င်းတို့၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကြောင့် ရေပန်းစားလာသော်လည်း၊ ပြားချပ်ဖွဲ့စည်းပုံများသည် မြင့်မားသော ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ပေးစွမ်းနေဆဲဖြစ်ပြီး သီးခြားအသုံးချမှုများအတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ဆက်လက်လုပ်ဆောင်နေပါသည်။

3. JTE ဖွဲ့စည်းပုံ- ဗို့အားပိတ်ဆို့ခြင်းကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေခြင်း

ထိုလမ်းဆုံ ရပ်ဆိုင်းမှု တိုးချဲ့ခြင်း (JTE)SiC MOSFETs များတွင် တည်ဆောက်ပုံသည် အဓိကဒီဇိုင်းအင်္ဂါရပ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ JTE သည် ချစ်ပ်၏အစွန်းများတွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် ကိရိယာ၏ ဗို့အားပိတ်ဆို့ခြင်းစွမ်းရည်ကို တိုးတက်စေသည်။ ၎င်းသည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းများ မကြာခဏစုပုံလေ့ရှိသည့် အစွန်းတွင် စောစီးစွာပြိုကွဲခြင်းကို ကာကွယ်ရန်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။

JTE ရဲ့ ထိရောက်မှုဟာ အချက်များစွာပေါ် မူတည်ပါတယ်-

• JTE ဒေသ အကျယ်နှင့် တားမြစ်ဆေးအဆင့်: JTE ဒေသ၏ အကျယ်နှင့် dopants များ၏ ပါဝင်မှုသည် စက်ပစ္စည်းအစွန်းများတွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။ ပိုမိုကျယ်ပြန့်ပြီး ပိုမို dopants များသော JTE ဒေသသည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို လျှော့ချပေးပြီး ပြိုကွဲသွားသော ဗို့အားကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။

• JTE Cone ထောင့်နှင့် အနက်: JTE cone ၏ထောင့်နှင့်အနက်သည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို လွှမ်းမိုးပြီး နောက်ဆုံးတွင် breakdown voltage ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ cone ထောင့်ငယ်နှင့် JTE ဒေသပိုနက်ခြင်းသည် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းအစွမ်းသတ္တိကို လျှော့ချရာတွင် အထောက်အကူပြုသောကြောင့် စက်ပစ္စည်း၏ မြင့်မားသောဗို့အားများကို ခံနိုင်ရည်ရှိမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။

• မျက်နှာပြင် တက်ကြွစေခြင်းမျက်နှာပြင် passivation အလွှာသည် မျက်နှာပြင်ယိုစိမ့်မှု လျှပ်စီးကြောင်းကို လျှော့ချခြင်းနှင့် breakdown voltage ကို မြှင့်တင်ခြင်းတွင် အရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ကောင်းမွန်စွာ အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ထားသော passivation အလွှာသည် မြင့်မားသော ဗို့အားများတွင်ပင် စက်ပစ္စည်းသည် ယုံကြည်စိတ်ချစွာ လုပ်ဆောင်နိုင်ကြောင်း သေချာစေသည်။

JTE ဒီဇိုင်းတွင် အပူစီမံခန့်ခွဲမှုသည် နောက်ထပ်အရေးကြီးသော ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့်အချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ SiC MOSFETs များသည် ၎င်းတို့၏ ဆီလီကွန် MOSFETs များထက် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် လည်ပတ်နိုင်သော်လည်း အပူလွန်ကဲခြင်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို ယိုယွင်းစေနိုင်သည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် အပူပျံ့နှံ့ခြင်းနှင့် အပူဖိစီးမှုကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ခြင်းအပါအဝင် အပူဒီဇိုင်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုကို သေချာစေရန် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။

4. Switching Loss နှင့် Conduction Resistance: Performance Optimization

SiC MOSFETs များတွင်၊စီးကူးမှုခုခံမှု(Rds(ဖွင့်)) နှင့်ဆုံးရှုံးမှုပြောင်းလဲခြင်းအလုံးစုံစွမ်းဆောင်ရည်ကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည့် အဓိကအချက်နှစ်ချက်ဖြစ်သည်။ Rds(on) သည် လျှပ်စီးကြောင်း စီးကူးမှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းချုပ်သော်လည်း၊ switching losses များသည် on နှင့် off အခြေအနေကြား အကူးအပြောင်းအတွင်း ဖြစ်ပေါ်ပြီး အပူထုတ်လုပ်မှုနှင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို ဖြစ်စေသည်။

ဤ parameters များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် ဒီဇိုင်းအချက်များစွာကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရန် လိုအပ်ပါသည်-

• ဆဲလ် ပစ်ချ်: pitch သို့မဟုတ် active cell များကြားရှိ အကွာအဝေးသည် Rds(on) နှင့် switching speed ကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် များစွာအရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ pitch ကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် cell density မြင့်မားစေပြီး conduction resistance နည်းပါးစေသော်လည်း၊ pitch အရွယ်အစားနှင့် gate ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကြား ဆက်နွယ်မှုကိုလည်း မျှတအောင် ပြုလုပ်ထားရမည်။ အလွန်အကျွံ leakage current များကို ရှောင်ရှားရန်။

• ဂိတ်အောက်ဆိုဒ်အထူ: gate oxide အလွှာ၏အထူသည် gate capacitance ကိုသက်ရောက်မှုရှိပြီး၊ ၎င်းသည် switching speed နှင့် Rds(on) ကိုလွှမ်းမိုးသည်။ ပိုပါးသော gate oxide သည် switching speed ကိုတိုးစေသော်လည်း gate leakage ဖြစ်နိုင်ခြေကိုလည်း မြင့်တက်စေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ speed နှင့် reliability ကိုဟန်ချက်ညီစေရန်အတွက် အကောင်းဆုံး gate oxide အထူကိုရှာဖွေခြင်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သည်။

• ဂိတ်ခုခံမှုဂိတ်ပစ္စည်း၏ခုခံမှုသည် switching speed နှင့် ಒಟ್ಟಾರೆ conduction resistance နှစ်ခုလုံးကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့်ဂိတ်ခုခံမှုချစ်ပ်ထဲသို့ တိုက်ရိုက်ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် မော်ဂျူးဒီဇိုင်းသည် ပိုမိုချောမွေ့လာပြီး ထုပ်ပိုးမှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် ရှုပ်ထွေးမှုနှင့် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ပျက်ကွက်မှုအမှတ်များကို လျှော့ချပေးပါသည်။

5. ပေါင်းစပ်ဂိတ်ခုခံမှု- မော်ဂျူးဒီဇိုင်းကို ရိုးရှင်းစေခြင်း

SiC MOSFET ဒီဇိုင်းအချို့တွင်၊ပေါင်းစပ်တံခါးခုခံမှုအသုံးပြုထားပြီး မော်ဂျူးဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို ရိုးရှင်းစေသည်။ ပြင်ပဂိတ်ခုခံကိရိယာများ မလိုအပ်တော့ခြင်းဖြင့် ဤနည်းလမ်းသည် လိုအပ်သော အစိတ်အပိုင်းအရေအတွက်ကို လျှော့ချပေးပြီး ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးကာ မော်ဂျူး၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။

ချစ်ပ်ပေါ်တွင် gate resistance ကို တိုက်ရိုက်ထည့်သွင်းခြင်းသည် အကျိုးကျေးဇူးများစွာကို ပေးစွမ်းသည်-

• ရိုးရှင်းသော မော်ဂျူး စုစည်းမှု: ပေါင်းစပ်ထားသော ဂိတ်ခုခံမှုသည် ဝါယာကြိုးချိတ်ဆက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို ရိုးရှင်းစေပြီး ချို့ယွင်းမှုအန္တရာယ်ကို လျော့နည်းစေသည်။

• ကုန်ကျစရိတ်လျှော့ချခြင်းပြင်ပအစိတ်အပိုင်းများကို ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့် ပစ္စည်းစာရင်း (BOM) နှင့် ಒಟ್ಟಾರೆထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးသည်။

• ထုပ်ပိုးမှု ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိမှု မြှင့်တင်ခြင်းဂိတ်ခုခံမှု ပေါင်းစပ်မှုကြောင့် ပိုမိုကျစ်လျစ်ပြီး ထိရောက်သော မော်ဂျူးဒီဇိုင်းများကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး နောက်ဆုံးထုပ်ပိုးမှုတွင် နေရာအသုံးချမှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည်။

6. နိဂုံးချုပ်- အဆင့်မြင့်စက်ပစ္စည်းများအတွက် ရှုပ်ထွေးသော ဒီဇိုင်းလုပ်ငန်းစဉ်

SiC MOSFETs များကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်းနှင့် ထုတ်လုပ်ခြင်းတွင် ဒီဇိုင်းဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များစွာနှင့် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ၏ ရှုပ်ထွေးသော အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှု ပါဝင်သည်။ ချစ်ပ်အပြင်အဆင်၊ တက်ကြွသောဆဲလ်ဒီဇိုင်းနှင့် JTE ဖွဲ့စည်းပုံများကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းမှသည် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းခုခံမှုနှင့် switching ဆုံးရှုံးမှုများကို အနည်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းအထိ၊ အကောင်းဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်ရရှိရန် စက်ပစ္စည်း၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုစီကို အသေးစိတ်ချိန်ညှိရမည်ဖြစ်သည်။

ဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုနည်းပညာတွင် စဉ်ဆက်မပြတ်တိုးတက်မှုများနှင့်အတူ SiC MOSFETs များသည် ပိုမိုထိရောက်မှု၊ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှုတို့ တိုးပွားလာပါသည်။ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်နှင့် စွမ်းအင်ချွေတာသော စက်ပစ္စည်းများအတွက် ဝယ်လိုအား တိုးပွားလာသည်နှင့်အမျှ SiC MOSFETs များသည် လျှပ်စစ်ယာဉ်များမှသည် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ကွန်ရက်များနှင့် အခြားအရာများအထိ နောက်မျိုးဆက်လျှပ်စစ်စနစ်များကို စွမ်းအင်ပေးရာတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ရန် အသင့်ဖြစ်နေပါသည်။