什么是碳化硅（SiC）

    碳化硅（SiC）半導(dǎo)體材料是現(xiàn)今市場(chǎng)上常用的新材料，與常用的初代半導(dǎo)體材料硅（Si）相比，它的優(yōu)勢(shì)有很多。 

    碳化硅（SiC）是原子復(fù)合物而不是單晶，碳化硅的物理性質(zhì)取決于碳，硅原子在晶體中的布置，并且性能之間的主要差異是硅和碳原子的相對(duì)數(shù)量以及不同的原子排列結(jié)構(gòu)。常見的典型典型的是Hexa-Square晶體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，稱為6H-SiC，4H-SiC和3C-SiC。

    與常用的初代半導(dǎo)體材料硅（Si）相比，碳化硅（SiC）半導(dǎo)體材料在多個(gè)方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。碳化硅（SiC）具有寬帶（2至3次Si），突出了場(chǎng)的強(qiáng)度（10倍Si），高導(dǎo)熱率（Si3次）和強(qiáng)輻射抗性。

    目前，以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展開始受到重視，并在智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車、軌道交通、新能源并網(wǎng)、開關(guān)電源、工業(yè)電機(jī)以及家用電器等領(lǐng)域得到應(yīng)用，展現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。

    碳化硅（SiC）是第三代半導(dǎo)體材料代表之一，是C元素和Si元素形成的化合物。跟傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料硅相比，它具有高臨界擊穿電場(chǎng)、高電子遷移率等明顯的優(yōu)勢(shì)，是制造高壓、高溫、抗輻照功率半導(dǎo)體器件的優(yōu)良半導(dǎo)體材料，也是目前綜合性能最好、商品化程度最高、技術(shù)最成熟的第三代半導(dǎo)體材料，與硅材料的物理性能對(duì)比，主要特性包括：

（1）臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是硅材料近10倍；

（2）熱導(dǎo)率高，超過硅材料的3倍；

（3）飽和電子漂移速度高，是硅材料的2倍；

（4）抗輻照和化學(xué)穩(wěn)定性好；

（5）與硅材料一樣，可以直接采用熱氧化工藝在表面生長(zhǎng)二氧化硅絕緣層。

    比如，在相同耐壓級(jí)別條件下，Si-MOSFET必須要做得比較厚，而且耐壓越高厚度就會(huì)越越厚，導(dǎo)致材料成本更高。在柵極和漏極間有一個(gè)電壓隔離區(qū)，這個(gè)區(qū)越寬，內(nèi)阻越大，功率損耗越多，而SiC-MOSFET可以講這個(gè)區(qū)域做得更薄，達(dá)到Si-MOSFET厚度的1/10，同時(shí)漂移區(qū)阻值降低至原來的1/300。導(dǎo)通電阻小了,能量損耗也就小了，性能得到提升。

SiC和Si性能大比拼

    SIC優(yōu)勢(shì)主要有以下三點(diǎn)：

（1）更低的阻抗，帶來更小尺寸的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和更高的效率；

（2）更高頻率的運(yùn)行，能讓被動(dòng)元器件做得更?。?/p>

（3）能在更高溫度下運(yùn)行，意味著冷卻系統(tǒng)可以更簡(jiǎn)單。

    另外，SiC-SBD（肖特基二極管）與Si-FRD的恢復(fù)特性對(duì)比，SiC-SBD的恢復(fù)過程幾乎不受電流、溫度影響；SiC-MOS與Si-IGBT/Si-MOS的開關(guān)特性比較時(shí)，開關(guān)off時(shí)的損耗大幅減少，體二極管的恢復(fù)特性尤其好。

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