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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族化合物半導體材料，硬度僅次于金剛石。
是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽w材料，同時也屬高硬脆性材料。制備工藝復雜，加工難度大。

SiC的特點

優(yōu)異的物理性能
禁帶寬度（耐高溫）1
高臨界擊穿電場（耐高壓）2
高熱導率（散熱性）3
飽和電子漂移速率（高開關速度）4
4H-SiC Si GaAs GaN
禁帶寬度（eV）1 3.26 1.12 1.42 3.42
臨界擊穿場強（MV/cm）2 2.8 0.3 0.4 3
熱導率（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400℃以上。

2.臨界擊穿場強指材料發(fā)生電擊穿的電場強度，一旦超過該數(shù)值，材料將失去絕緣性能，進而決定了材料的耐壓性能。
碳化硅的臨界擊穿場強是硅的約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，熱導率代表了材料的導熱能力，碳化硅的高熱導率可以有效傳導熱量，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體材料中的最大定向移動速度，該數(shù)值的高低決定了器件的開關頻率。
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。

碳化硅應用場景

電力電子

碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢，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，對高效能源轉(zhuǎn)換領域產(chǎn)生重大而深遠的影響。
主要應用領域有電動汽車、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用于眾多領域，以無線通信基礎設施為主。
碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件同時具有碳化硅良好的導熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢，能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡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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