Composants de puissance réalisés
SiC pour l’électronique de puissance du futur

La qualité du matériau s’améliorant et le diamètre des plaquettes vendues augmentant, le nombre de composants de puissance réalisés sur carbure de silicium par diverses équipes augmente, ainsi que la diversité des composants. On note ainsi dans la littérature des caractérisations de diodes pn, Schottky, JBS (hybride pn/Schottky) et Zener, de MOSFET de puissance, de MESFET, de thyristors et d’IGBT. L’arrivée sur le marché (avril 2001) de diodes Schottky SiC (300 V/10 A et 600 V/4-6 A), par la société Infineon, annonce un essor industriel important de la filière SiC.

• Potentialités du SiC

  En quoi le SiC est-il intéressant par rapport au silicium ? On peut se demander comment un matériau délicat à maîtriser peut obtenir une maturité suffisante pour inquiéter la filière silicium.

  Le tableau 2 résume les principales propriétés électriques de quelques matériaux semi-conducteurs à 300 K et pour un dopage de 10¹⁵ à 10¹⁶ cm⁻³. Pour des applications de puissance, les propriétés demandées sont liées aux aspects de température, tenue en tension et faible résistivité, et requièrent ainsi des matériaux à large bande interdite (> 3 eV, donc faible densité de porteurs intrinsèques à haute température), à bonne conductivité thermique, fort champ électrique de claquage et bonne mobilité des porteurs.

  Différents auteurs ont proposé des facteurs de mérite pour pouvoir classer les matériaux suivant le type de performance souhaitée (fréquence, température, puissance). Les quatre facteurs les plus utilisés en électronique de puissance sont regroupés dans le tableau 3. La figure 12 montre leur utilisation pour comparer différents semi-conducteurs.

  SiC...