1000-V, 30-A 4H-SiC BJTs with high current gain

Abstract

This paper presents the development of 1000 V, 30 A bipolar junction transistor (BJT) with high dc current gain in 4H-SiC. BJT devices with an active area of 3 3 mm 2 showed a forward on-current of 30 A, which corresponds to a current density of 333 A/cm 2 , at a forward voltage drop of 2 V. A common-emitter current gain of 40, along with a low specific on-resistance of 6.0 m cm 2 was observed at room temperature. These results show significant improvement over state-of-the-art. High temperature current-voltage characteristics were also performed on the large-area bipolar junction transistor device. A collector current of 10 A is observed at CE = 2 V and = 600 mA at 225 C. The on-resistance increases to 22.5 m cm 2 at higher temperatures, while the dc current gain decreases to 30 at 275 C. A sharp avalanche behavior was observed at a collector voltage of 1000 V. Inductive switching measurements at room temperature with a power supply voltage of 500 V show fast switching with a turn-off time of about 60 ns and a turn-on time of 32 ns, which is a result of the low resistance in the base.Index Terms-4H-SiC, current gain, high-speed switching, power BJT.

Implantation-Free 4H-SiC Bipolar Junction Transistors With Double Base Epilayers

“…Respondents should be aware that notwithstanding any other provision of law, no person shall be subject to a penalty for failing to comply with a collection of information if it does not display a currently valid OMB control number. [1,[4][5][6]. In the fabrication of 4H-SiC BJTs, the base Ohmic contact is usually formed on a heavily implanted p+ region.…”

Переходной процесс выключения 4H-SiC биполярного транзистора из режима глубокого насыщения

“…Последнее обстоятельство для приборов на карбиде кремния является особенно существенным, поскольку встроенный потенциал 4H-SiC p−n-переходов весьма высок (≤ 2.85 В при реальных рабочих плотностях тока). С момента появления первых 4H-SiC БТ [2,3] достигнут существенный прогресс в увеличении коэф-фициента усиления, рабочего напряжения и рабочей площади приборов [4][5][6].…”

“…Последнее обстоятельство для приборов на карбиде кремния является особенно существенным, поскольку встроенный потенциал 4H-SiC p−n-переходов весьма высок (≤ 2.85 В при реальных рабочих плотностях тока). С момента появления первых 4H-SiC БТ [2,3] достигнут существенный прогресс в увеличении коэф-фициента усиления, рабочего напряжения и рабочей площади приборов [4][5][6].Когда БТ используется в качестве мощного переклю-чателя, одним из наиболее важных параметров прибо-ра (при заданном рабочем блокируемом напряжении) является сопротивление R on . В большинстве опубли-кованных работ величина R on была равна или даже превышала величину сопротивления немодулированно-го коллекторного слоя (см., например, [7][8][9]).…”

Integration of 1200V SiC BJT With SiC Diode

“…The SiC bipolar junction transistor (BJT) as a promising power switch has been reported [1]- [3]. In a typical power electronics converter such as that used to drive a motor in the electric vehicle, an anti-parallel diode is always needed as a free-wheeling diode when the current flows in the reverse direction of the switch.…”