【器件论文】优化高击穿 SiC/Ga₂O₃ 异质结二极管以应用于新一代电力电子器件

        会议收录期刊 ECS Meeting Abstracts 收录了由美国乔治梅森大学的研究团队发布的名为 Optimization of High-Breakdown SiC/Ga₂O₃ Heterojunction Diodes for Next-Generation Power Electronics（优化高击穿 SiC/Ga₂O₃ 异质结二极管以应用于新一代电力电子器件）的文章。

摘要

        在保持低导通损耗的同时实现超高击穿电压，是下一代功率器件开发中的关键挑战。在宽带隙与超宽带隙（WBG/UWBG）材料中，氧化镓（Ga₂O₃）与碳化硅（SiC）构成互补组合：Ga₂O₃ 凭借 4.6-4.9 eV 带隙展现卓越耐压性能，而 SiC 则以 3.26 eV 带隙结合优异导热性，实现强劲的高功率运行能力。

        基于先前对高击穿 SiC/Ga₂O₃ 异质结二极管的验证，本研究通过系统性 TCAD 仿真聚焦器件设计的优化。通过精细调节结构与掺杂参数——包括异质结长度、掺杂浓度及层状结构——实现击穿电压 (BV) 最大化、分立导通电阻(R_ON,sp)最小化及巴利加优值 (BFOM) 提升。电场分析揭示优化方案如何重构高电场区域分布，抑制过早击穿，并在阻断能力与导通效率间实现更优平衡。

        优化后的异质结在延长结长度的同时，将 BV 从 1899 V 显著提升至 4864 V，并实现 (R_ON,sp) 降低与 BFOM 提升。这些成果不仅验证了 SiC/Ga₂O₃ 异质结构作为高击穿器件的巨大潜力，更确立其作为高效可靠电力转换系统中可扩展优选方案的地位。

原文链接：

https://doi.org/10.1149/MA2025-02373544mtgabs