碳化硅外延片的导电类型分为哪些

碳化硅外延片的导电类型主要分为三种：N型、P型和本征（I型）。其类型通过在生长过程中人为地、有控制地掺入特定的杂质元素（掺杂）来决定。

1. N型 (Negative Type)

(1) 定义：电子为多数载流子的导电类型。即，导电主要由带负电（Negative）的电子完成。

(2) 掺杂元素：通过掺入氮（N） 或磷（P） 原子来实现。

①原因：SiC的晶格中，碳（C）原子和硅（Si）原子通过共价键连接。氮原子最外层有5个电子，当它取代晶格中的一个碳原子（最外层4个电子）的位置时，会多出一个电子。这个多余的电子很容易被激发成为自由电子，从而参与导电。

②磷的作用机理类似，但通常掺入效率不如氮，因此氮是最常用、最有效的N型掺杂剂。

(3) 特点：

①电子迁移率较高，导电能力强。

②在SiC功率器件中，N型外延层是最常见和最重要的，因为它构成了器件漂移区的主体，直接决定了器件的耐压和导通电阻等关键性能。

(4) 应用：绝大多数SiC功率器件（如MOSFET、肖特基二极管）的漂移区都是在N型外延层上制作的。

2. P型 (Positive Type)

(1) 定义：空穴为多数载流子的导电类型。即，导电主要由带正电（Positive）的空穴（共价键上电子的空位）完成。

(2) 掺杂元素：通过掺入铝（Al） 或硼（B） 原子来实现。

①原因：铝原子最外层有3个电子，当它取代晶格中的一个硅原子（最外层4个电子）的位置时，会缺少一个电子，形成一个“空穴”。邻近的电子可以移动来填补这个空穴，从而等效为空穴在移动，形成电流。

②铝是最常用的P型掺杂剂，因为它在SiC中的激活能较低，更容易产生空穴。

(3) 特点：

①空穴迁移率远低于电子迁移率，因此P型SiC的电阻率通常比同等掺杂浓度的N型SiC高。

②难以进行高浓度掺杂（掺杂浓度有上限）。

(4) 应用：主要用于制作器件的P型阱区（如SiC MOSFET的体区）、结终端扩展（JTE）结构以及PN结的阳极区等。

3. 本征型 (Intrinsic Type)

(1) 定义：理论上指完全纯净、无任何杂质的半导体，其导电性由材料本身热激发产生的电子-空穴对决定。在实际的工艺中，绝对的本征半导体是不存在的。

(2) 实际含义：在SiC外延的语境下，“本征”通常指的是故意不进行掺杂或掺杂浓度极低（低至10¹⁴ cm⁻³量级或以下） 的外延层。

(3) 特点：

①电阻率非常高。

②载流子浓度极低。

(4) 应用：主要用于某些特殊器件结构，如需要极高电阻率的缓冲层，或者用于研究领域。