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SiC襯底X波段GaN MMIC的研究

使用國(guó)產(chǎn)6H―SiC襯底的GaN HEMT外延材料研制出高工作電壓、高輸出功率的A1GaN／GaN HEMT。利用ICCAP軟件建立器件大信號(hào)模型，利用ADS軟件仿真優(yōu)化了雙級(jí)GaNMMIC，研制出具有通孔結(jié)構(gòu)的GaN MMIC芯片，連續(xù)波測(cè)試顯示，頻率為9．1～10．1 GHz時(shí)連續(xù)波輸出功率大于10W，帶內(nèi)增益大于12 dB，增益平坦度為±0．2 dB。該功率單片為第一個(gè)采用國(guó)產(chǎn)SiC襯底的GaN MMIC。
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　　日產(chǎn)汽車開(kāi)發(fā)出了采用SiC二極管的汽車逆變器。日產(chǎn)已經(jīng)把該逆變器配備在該公司的燃料電池車“X-TRAIL FCV”上，并開(kāi)始行駛實(shí)驗(yàn)。通過(guò)把二極管材料由原來(lái)的Si變更為SiC，今后有望實(shí)現(xiàn)逆變器的小型輕量化、提高可靠性。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，逆變器的大小一直是布局的制約因素之一。　　SiC元件作為具有優(yōu)異特性的新一代功率半導(dǎo)體備受矚目。SiC的絕緣破壞電場(chǎng)比Si大1位數(shù)左右，理論上SiC導(dǎo)通電阻可比Si減小2位數(shù)以上。原因是導(dǎo)通電阻與絕緣破壞電場(chǎng)3次方成反比。導(dǎo)通電阻小，因此可
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　　人體信息監(jiān)控是一個(gè)新興的領(lǐng)域，人們?cè)O(shè)想開(kāi)發(fā)無(wú)線腦電圖(EEG)監(jiān)控設(shè)備來(lái)診斷癲癇病人，可穿戴的無(wú)線EEG能夠極大地改善病人的活動(dòng)空間，并最終通過(guò)因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)家庭監(jiān)護(hù)。這樣的無(wú)線EEG系統(tǒng)已經(jīng)有了，但如何將他們的體積縮小到病人可接受的程度還是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。本文介紹采用IMEC的SiC技術(shù)，它的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是進(jìn)一步縮小集成后的EEG系統(tǒng)體積以及將低功耗處理技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和能量提取技術(shù)整合起來(lái)，在已有系統(tǒng)上增加一個(gè)帶太陽(yáng)能電池和能量存儲(chǔ)電路的額外堆疊層，這樣就能構(gòu)成一套完全獨(dú)立的生物電信號(hào)采集方案。　　
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　　豐田汽車在“ICSCRM 2007”展會(huì)第一天的主題演講中，談到了對(duì)應(yīng)用于車載的SiC功率半導(dǎo)體的期待。為了在“本世紀(jì)10年代”將其嵌入到混合動(dòng)力車等所采用的馬達(dá)控制用逆變器中，“希望業(yè)界廣泛提供合作”。如果能嵌入SiC半導(dǎo)體，將有助于逆變器大幅實(shí)現(xiàn)小型化及低成本化。　　在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用是許多SiC半導(dǎo)體廠商瞄準(zhǔn)的目標(biāo)，但多數(shù)看法認(rèn)為，就元器件的成本、性能及可靠性而言，比起在產(chǎn)業(yè)設(shè)備以及民用設(shè)備上配備，在汽車上配備的障礙更大。該公司雖然沒(méi)有透露計(jì)劃采用SiC半導(dǎo)體的日期，但表示“到本世紀(jì)10年代前
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京都大學(xué)、東京電子、羅姆等宣布，使用“量產(chǎn)型SiC（碳化硅）外延膜生長(zhǎng)試制裝置”，確立對(duì)SiC晶圓進(jìn)行大批量統(tǒng)一處理的技術(shù)已經(jīng)有了眉目。由此具備耐高溫、耐高壓、低損耗、大電流及高導(dǎo)熱系數(shù)等特征的功率半導(dǎo)體朝著實(shí)用化邁出了一大步。目前，三家已經(jīng)開(kāi)始使用該裝置進(jìn)行功率半導(dǎo)體的試制，面向混合動(dòng)力車的馬達(dá)控制用半導(dǎo)體等環(huán)境惡劣但需要高可靠度的用途，“各廠商供應(yīng)工程樣品，并獲得了好評(píng)”。此次開(kāi)發(fā)的是SiC外延生長(zhǎng)薄膜的量產(chǎn)技術(shù)。
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