碳化硅的电阻率
碳化硅的电阻率受晶体结构、掺杂类型、纯度和温度等因素显著影响,具体范围如下:
一、电阻率范围
1.本征(未掺杂)碳化硅
室温下电阻率:10³~10⁵ Ω·cm
因宽禁带特性(3C-SiC约2.3 eV,4H-SiC约3.2 eV),载流子浓度低导致高电阻率。
2.掺杂碳化硅
2.1 n型(掺氮/磷):
轻掺杂:10⁻²~10² Ω·cm
重掺杂:可低至 0.001~0.1 Ω·cm(接近导体)。
2.2 p型(掺铝/硼):
轻掺杂:1~10⁴ Ω·cm
重掺杂:可降至 0.001~0.1 Ω·cm(但通常高于n型)。
2.3特殊应用电阻率
发热体元件:室温约50 Ω·cm,1000℃时降至约2 Ω·cm。
二、主要影响因素
1.温度
本征材料:温度从室温升至300℃,电阻率下降2~3个数量级;600℃以上仍保持稳定。
掺杂材料:低温区因杂质电离,电阻率随温度升高而降低;高温区因本征激发主导,进一步下降。
2.晶型差异
4H-SiC电阻率略高于6H-SiC(因载流子迁移率差异),3C-SiC电阻率最低但晶体质量难控制。
3.纯度与制备工艺
纯度越高,杂质越少,电阻率越高;烧结工艺和晶粒结构也会影响最终电阻率。
三、测试方法
1.非接触涡流法:适用于0.005~200 Ω·cm范围的碳化硅单晶片。
2.四探针法:用于陶瓷等块体材料的电阻率测量。
关键数据对照表
注:实际应用中需根据器件需求选择掺杂类型和晶型,例如功率器件倾向低阻n型碳化硅以降低导通损耗。