最後更新:2026年10月8日功率半導體功率元件・電力電子中國大陸:击穿电压

耐壓(崩潰電壓)是什麼

Breakdown Voltage

耐壓(崩潰電壓,BVDSS)是功率元件在關閉狀態下可承受的最大電壓,超過時會發生累增崩潰而導致損壞。主要由漂移層的厚度與濃度決定,越厚、濃度越低則耐壓越高,但導通電阻也隨之增加。SiC 的崩潰電場約為 Si 的10倍,因此能以約1/10的厚度實現相同耐壓。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

耐壓(崩潰電壓,BVDSS)是指功率元件在關閉狀態下可承受的最大電壓。超過此電壓會發生累增崩潰,電流急遽流動,多數情況下會熱失控而使元件損壞。在電路設計上,一般會考量切換時的突波,選用耐壓為實際使用電壓1.5~2倍左右的產品。

耐壓主要由漂移層的厚度與不純物濃度決定。越厚、濃度越低,電場越分散,耐壓越高,但同時導通電阻也會增加。這個關係是功率元件設計本質上的取捨。

材料改變時,此取捨的位置本身也會移動。SiC 的崩潰電場約為 Si 的10倍,因此能以約1/10厚度的漂移層實現相同耐壓,而且濃度可以提高。在1200V 級中 SiC MOSFET 正逐步取代 Si IGBT,正是因為這是材料本身優勢能發揮作用的領域。

在實際元件中,無法直接得到理想平面接面的理論耐壓。晶片邊緣會發生電場集中,因此需要以保護環(guard ring)或 JTE(Junction Termination Extension)等終端結構來緩和電場,終端設計的優劣左右了實際的耐壓與可靠度。

耐壓(崩潰電壓)的常見問題

選擇耐壓時要預留多少餘裕?
一般會考量切換時的突波電壓,選用耐壓為實際使用電壓1.5~2倍左右的產品。例如400V 系統使用650V 耐壓產品,800V 系統使用1200V 耐壓產品。
什麼是終端結構?
用來緩和晶片邊緣電場集中的結構。理想平面接面的理論耐壓在晶片邊緣無法達到,電場集中會使該處先行崩潰。以保護環或 JTE(Junction Termination Extension)分散電場,才能實際取得接近理論值的耐壓。
什麼是累增崩潰?
被強電場加速的載子撞擊晶格而產生新的電子-電洞對,這些載子再被加速,使載子如雪崩般增加的現象。一旦發生,電流會急遽增加,多數情況下會熱失控而使元件損壞。齊納二極體則是刻意利用此現象。

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