國內20kV碳化硅IGBT/FRD器件實現突破

近日，#深圳平湖實驗室 聯合產業合作企業，依托自研8英寸碳化硅中試平臺，成功研制20kV電壓等級SiC IGBT及配套FRD快恢復二極管，攻克多項工藝與測試難題，核心性能達國際先進水平，實現國內特高壓級碳化硅功率器件從技術探索到工程化落地的關鍵突破。本次研發也是全球首次基于8英寸超厚碳化硅外延完成20kV級IGBT、FRD器件開發，具備規模化量產潛力。

圖片來源：深圳平湖實驗室

據公開參數，本次研制的N型20kV SiC IGBT芯片尺寸1cm×1cm，導通電流20A，耐壓超22kV。變溫開關測試顯示，在10kV/20A工況下，器件常溫關斷損耗為31mJ，150℃高溫工況下為93mJ，高低溫工作穩定性良好。配套自研的20kV SiC FRD器件參數完全匹配，同等尺寸與電流規格下耐壓超22kV，常溫、150℃反向恢復電荷分別低至1.37μC、6.4μC，可有效降低功率模塊開關損耗、優化電磁兼容表現，實現高壓器件核心組件自主配套。

20kV超高壓碳化硅雙極型器件研發技術壁壘極高，涉及超厚外延生長、高壓器件結構設計、大尺寸襯底減薄、精準載流子調控、超高壓測試與高絕緣封裝等一系列核心卡點。本次聯合團隊通過結構設計與制造工藝雙重創新，系統性打通全套技術鏈路，順利完成器件研制與性能驗證。

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業內分析表示，20kV級碳化硅器件的落地，對特高壓直流輸電、柔性直流換流閥、高壓固態變壓器等關鍵能源裝備意義重大。對比主流6.5kV硅基IGBT，該器件可將設備串聯器件數量減少75%，讓換流閥體積、重量縮減五成以上，大幅降低設備全生命周期損耗與運維成本。

憑借高耐壓、低損耗、高頻工作優勢，20kV碳化硅IGBT/FRD器件可精準適配高端電力場景需求，后續有望在特高壓輸電、智能電網、儲能并網等領域規模化落地，加速推進我國高壓功率半導體器件的國產化替代進程。

  

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