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功率器件技术 SiC器件 ★ 4.0

高可靠性碳化硅紫外单光子雪崩二极管实现超过10000小时连续运行

Highly reliable SiC UV SPAD with over 10,000 hours of continuous operation

作者 Yan Zhou · Xiaoqiang Tao · Tianyi Li · Dong Zhou · Weizong Xu · Feng Zhou
期刊 IEEE Electron Device Letters
出版日期 2025年10月
技术分类 功率器件技术
技术标签 SiC器件
相关度评分 ★★★★ 4.0 / 5.0
关键词 4H - SiC 单光子雪崩光电二极管 紫外 分离吸收 - 电荷 - 倍增结构 设计制造
语言:

中文摘要

本研究设计并制作了一种具有分离式吸收 - 电荷 - 倍增结构的紫外(UV)4H - 碳化硅(SiC)单光子雪崩光电二极管(SPAD)。

English Abstract

In this work, an ultraviolet (UV) 4H-SiC single-photon avalanche photodiode (SPAD) with a separated absorption-charge-multiplication structure is designed and fabricated,
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项4H-SiC基紫外单光子雪崩光电二极管(UV SPAD)技术具有重要的潜在应用价值。该器件实现了超过10,000小时的连续运行可靠性,这一突破性指标对我们的核心业务领域具有多维度的技术启示。

在光伏逆变器领域,SiC材料已成为功率器件的重要发展方向,而本研究展示的SiC器件长期可靠性验证方法论,可为我们评估和优化SiC MOSFET、SiC二极管等功率器件的寿命提供参考。分离吸收-电荷-倍增结构的设计思路,与我们在功率器件中追求的低损耗、高可靠性目标高度契合。

对于储能系统的安全监测,UV SPAD的单光子探测灵敏度可应用于电池热失控早期预警。锂电池在异常状态下会产生微弱的紫外辐射,高灵敏度UV探测器能够实现更早期的故障识别,这对提升储能系统的本质安全水平具有战略意义。超长工作寿命保证了监测系统与储能设备生命周期的匹配性。

技术成熟度方面,该研究已完成器件制备和长期可靠性验证,但从实验室到工业化应用仍需跨越成本、封装工艺、系统集成等障碍。对阳光电源而言,核心机遇在于:一是跟踪SiC宽禁带半导体的可靠性工程方法,支撑我们功率器件的自主研发;二是探索将高灵敏光电探测技术整合到智能化新能源系统中,构建差异化的安全监测能力。建议与相关研究机构建立合作,评估该技术在工业环境下的适配性,为未来产品创新储备技术路径。