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[導(dǎo)讀]近年來，使用“功率元器件”或“功率半導(dǎo)體”等說法，以大功率低損耗為目的二極管和晶體管等分立（分立半導(dǎo)體）元器件備受矚目。這是因?yàn)?，為了?yīng)對全球共通的 “節(jié)能化”和“小型化”課題，需要高效率高性能的功率元器件。然而，最近經(jīng)常聽到的“功率元器件”，具體來說是基于什么定義來分類的呢？恐怕是沒有一個明確的分類的，但是，可按以高電壓大功率的AC/DC轉(zhuǎn)換和功率轉(zhuǎn)換為目的的二極管和MOSFET，以及作為電源輸出段的功率模塊等來分類等等。

什么是碳化硅SiC？

近年來，使用“功率元器件”或“功率半導(dǎo)體”等說法，以大功率低損耗為目的二極管和晶體管等分立（分立半導(dǎo)體）元器件備受矚目。這是因?yàn)?，為了?yīng)對全球共通的 “節(jié)能化”和“小型化”課題，需要高效率高性能的功率元器件。
然而，最近經(jīng)常聽到的“功率元器件”，具體來說是基于什么定義來分類的呢？恐怕是沒有一個明確的分類的，但是，可按以高電壓大功率的AC/DC轉(zhuǎn)換和功率轉(zhuǎn)換為目的的二極管和MOSFET，以及作為電源輸出段的功率模塊等來分類等等。

SiC（碳化硅）是一種由硅（Si）和碳（C）構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體材料。表 1-1 列出了各種半導(dǎo)體材料的電氣特征，SiC 的優(yōu)點(diǎn)不僅在于其絕緣擊穿場強(qiáng)（Breakdown Field）是 Si 的 10 倍，帶隙（Energy Gap）是 Si 的 3 倍，而且在器件制造時可以在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)必要的 P 型、N 型控制，所以被認(rèn)為是一種超越 Si 極限的用于制造功率器件的材料。SiC 存在各種多型體（結(jié)晶多系），它們的物性值也各不相同。最適合于制造功率器件的是 4H-SiC，現(xiàn)在 4inch～6inch 的單晶晶圓已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。

為什么要發(fā)展碳化硅?

第一代元素半導(dǎo)體材料：如硅（Si）和鍺(Ge)；

第二代化合物半導(dǎo)體材料：如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等；

第三代寬禁帶材料：如碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁（ALN）、氧化鎵（Ga2O3）等。

第三代半導(dǎo)體材料又稱寬禁帶半導(dǎo)體材料，和傳統(tǒng)硅材料的主要區(qū)別在禁帶寬度上。具體來說，禁帶寬度是判斷一種半導(dǎo)體材料擊穿電壓高低的重要標(biāo)志，禁帶寬度值越大，則這種材料做成器件耐高壓的能力越強(qiáng)。除了更耐高壓，碳化硅基功率器件在開關(guān)頻率、散熱能力和損耗等指標(biāo)上也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于硅基器件。此外碳化硅材料能夠把器件體積做的越來越小，能量密度越來越大，這也是全球主要的半導(dǎo)體巨頭都在不斷研發(fā)碳化硅器件的重要原因。

②彎道超車已有先例：在傳統(tǒng) IGBT 領(lǐng)域，英飛凌占據(jù)了絕對優(yōu)勢。但由于英飛凌未向上游布局碳化硅襯底生產(chǎn)環(huán)節(jié)布局，其碳化硅 MOSFET 開發(fā)進(jìn)度明顯落后于科銳、羅姆公司，在碳化硅器件需求大增背景下，科銳彎道超車成了碳化硅功率器件第一，且碳化硅器件有取代IGBT的趨勢，有些專家紀(jì)要提出新能源汽車高續(xù)航需800V必須用碳化硅，充電效率可翻倍，目前400V還可用IGBT。國內(nèi)企業(yè)也是抓緊了布局碳化硅襯底，上市公司已計劃真金白銀砸了數(shù)百億。