近期，深圳平湖實驗室與西安理工大學(xué)功率半導(dǎo)體器件及裝備創(chuàng)新團(tuán)隊聯(lián)合研究的最新成果在國際權(quán)威期刊 IEEE Electron Device Letters（EDL）上發(fā)表(doi: 10.1109/LED.2025.3593224)，論文題為 “Pulsed Characterization of 1.2 kV SiC Optically Controlled Transistor With Reverse Conducting Performance”。該工作提出并制備了一種具備反向?qū)щ娞匦缘男滦?H-SiC光控晶體管（RC-OCT），實現(xiàn)了SiC光控器件在脈沖功率領(lǐng)域的創(chuàng)新性突破。

圖1 論文首頁

碳化硅光控晶體管（SiC OCT）憑借高光電流增益、高響應(yīng)度及優(yōu)異熱穩(wěn)定性，在光電探測器領(lǐng)域已獲廣泛研究，但作為脈沖功率開關(guān)的應(yīng)用潛力尚未充分挖掘。本研究創(chuàng)新性地將SiC光控晶體管（OCT）與PiN二極管結(jié)構(gòu)單片集成，構(gòu)建出可實現(xiàn)正向阻斷與反向?qū)ǖ膹?fù)合結(jié)構(gòu)，并成功制備原型器件，有效改善了關(guān)斷特性并提升了脈沖響應(yīng)速度，為高功率脈沖應(yīng)用提供了新方案。

圖2 器件結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 器件SEM圖像(a) 橫截面形貌(b) 頂視圖

圖4 正向擊穿與反向?qū)ㄌ匦?/p>

圖5 器件在不同紫外激光能量下的脈沖電流波形

實驗結(jié)果顯示，所制備的SiC RC-OCT原型器件具有優(yōu)異的靜態(tài)特性及高速脈沖導(dǎo)通能力：正向阻斷電壓達(dá)1200 V、反向?qū)妷簝H2.8 V；在355 nm紫外激光觸發(fā)（能量10 μJ）下，器件實現(xiàn)峰值電流4.61 A、峰值電流密度307.3 A/cm²、電流上升速率1.0 kA/μs，對應(yīng)電流密度上升速率達(dá)66.7 kA/(cm²·μs)。

本研究為SiC光控晶體管在脈沖功率開關(guān)器件中的應(yīng)用提供了實驗基礎(chǔ)與設(shè)計思路，對推動SiC光控器件向更高電壓、更高功率、更快速度方向發(fā)展具有重要意義。