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碳化硅

單晶襯底材料

About SiC Wafer

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什么是碳化硅

碳化硅屬于寬禁帶半導(dǎo)體材料
和傳統(tǒng)材料相比，碳化硅具有優(yōu)異的物理性能，可以幫助分立器件以及模塊、甚至是整機(jī)系統(tǒng)減小體積和重量，提高效率。

SiC

Si（silicon）+C（carbon）=SiC
碳化硅是由C和Si元素按1：1比例形成的Ⅳ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體材料，硬度僅次于金剛石。
是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體材料，同時(shí)也屬高硬脆性材料。制備工藝復(fù)雜，加工難度大。

SiC的特點(diǎn)

優(yōu)異的物理性能
禁帶寬度（耐高溫）1
高臨界擊穿電場(chǎng)（耐高壓）2
高熱導(dǎo)率（散熱性）3
飽和電子漂移速率（高開關(guān)速度）4
4H-SiC Si GaAs GaN
禁帶寬度（eV）1 3.26 1.12 1.42 3.42
臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)（MV/cm）2 2.8 0.3 0.4 3
熱導(dǎo)率（W/cmK）3 4.9 1.5 0.46 1.3
飽和電子漂移速率（1E7 cm/s）4 2.7 1 2 2.7
1.更大的禁帶寬度，可以保證材料在高溫下，電子不易發(fā)生躍遷，本征激發(fā)弱，從而可以耐受更高的工作溫度。
碳化硅的禁帶寬度是硅的約3倍，理論工作溫度可達(dá)400℃以上。

2.臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)指材料發(fā)生電擊穿的電場(chǎng)強(qiáng)度，一旦超過該數(shù)值，材料將失去絕緣性能，進(jìn)而決定了材料的耐壓性能。
碳化硅的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)是硅的約10倍，能夠耐受更高的電壓，更適用于高電壓器件。

3.高溫是影響器件壽命的主要原因之一，熱導(dǎo)率代表了材料的導(dǎo)熱能力，碳化硅的高熱導(dǎo)率可以有效傳導(dǎo)熱量，降低器件溫度，維持其正常工作。

4.飽和電子漂移速率指電子在半導(dǎo)體材料中的最大定向移動(dòng)速度，該數(shù)值的高低決定了器件的開關(guān)頻率。
碳化硅的飽和電子漂移速率是硅的兩倍，有助于提高工作頻率，將器件小型化。

碳化硅應(yīng)用場(chǎng)景

電力電子

碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將極大地提高現(xiàn)有使用硅基功率器件的能源轉(zhuǎn)換效率，對(duì)高效能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。
主要應(yīng)用領(lǐng)域有電動(dòng)汽車、充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等。

微波通訊

碳化硅基氮化鎵射頻器件已成功應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，以無線通信基礎(chǔ)設(shè)施為主。
碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件同時(shí)具有碳化硅良好的導(dǎo)熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢(shì)，能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能，成為5G基站功率放大器的主流選擇。
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