隨著國家對第三代半導(dǎo)體材料的重視,近年來,我國半導(dǎo)體材料市場發(fā)展迅速。其中以碳化硅與氮化鎵為主的材料備受關(guān)注。該領(lǐng)域取得的進展,顯示出我國在半導(dǎo)體前沿材料的研究方面取得了突破進展,這將有助于支撐我國在節(jié)能減排、現(xiàn)代信息工程、現(xiàn)代國防建設(shè)上的重大需求。
進擊的第三代半導(dǎo)體——碳化硅器件:
碳化硅具有高擊穿電場強度(10倍于硅材料)以及低本征載流子濃度(常溫下為硅材料的10-20)等特點,一方面高擊穿電場強度使得碳化硅功率電子器件擁有比硅基器件更優(yōu)越的耐壓特性和更小的導(dǎo)通阻抗;另一方面低本征載流子濃度使得碳化硅器件具有最高可達600℃的理論結(jié)溫,為器件的高溫應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。同時碳化硅材料具有的高飽和和遷移速度和低介系數(shù)也為器件帶來了良好的高頻特性。因此,碳化硅器件在高電壓、大容量、高溫、高頻率的應(yīng)用中具有廣泛前景。
目前,國內(nèi)外碳化硅功率電子分立器件商業(yè)化產(chǎn)品主要有功率二極管和SiC MOSFET。SiC功率二極管分為肖特基二極管(SBD)、PIN二極管和結(jié)勢壘控制肖特基二極管三種。
其中,碳化硅SBD是最早商業(yè)化的碳化硅功率電子分立器件,極大簡化了電路中為了抑制開關(guān)損耗和保證安全的軟開關(guān)電路等額外元器件。單極型的器件工作特性使得它在高頻電力電子電路中擁有巨大的優(yōu)勢,目前在高頻電力電子領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
隨著國內(nèi)對碳化硅功率分立器件生產(chǎn)應(yīng)用的推進,對于傳統(tǒng)產(chǎn)品替代效應(yīng)初顯。同時由于性能優(yōu)越,市場前景廣闊,越來越多的相關(guān)企業(yè)投身其中,帶動技術(shù)工藝水平不斷提高,產(chǎn)品技術(shù)產(chǎn)業(yè)化水平不斷成熟,成本不斷趨低,與傳統(tǒng)產(chǎn)品的價格競爭壁壘在不斷降低。
碳化硅分立器件在航天航空、新能源汽車以及家電等行業(yè)的應(yīng)用上具備很大的性能優(yōu)勢,在歐美等發(fā)達國家的工業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。伴隨我國工業(yè)水平的不斷進步,國內(nèi)的需求也在日益提升,未來碳化硅器件在我國擁有巨大的市場機會。
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原文標題:進擊的第三代半導(dǎo)體——碳化硅器件
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