碳化硅半导体器件的优势特点

20世纪50年代以来，以硅（si）材料为代表的第一代半导体材料取代了笨重的电子管，导致以集成电路（ic）为核心的微电子领域迅速发展。然而，由于硅材料的窄带隙、低电子迁移率和击穿电场，硅在光电子和高频高功率器件领域的应用受到很大限制。si在高频下的性能较差，不适合高压应用场景，光学性能也没有突破。
第二代半导体材料是基于砷化镓（gaas）和锑化铟（insb）的化合物半导体，主要用于生产高频、高速和高功率电子器件，在卫星通信、移动通信和光通信中有广泛的应用。
第三代半导体材料包括碳化硅（sic）、氮化镓（gan）作为宽带隙化合物半导体的代表。第一代和第二代半导体材料技术已经逐渐接近物理极限，在微电子领域，摩尔定律开始逐渐失效，第三代半导体能够超越摩尔定律。与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料在高温、高压和大电流方面具有明显的优势，因此更适合生产高温、高频、抗辐射和高功率器件。
sic可以大大降低功率转换中的开关损耗，因此它具有更好的能量转换效率，更容易实现模块小型化，更耐高温，目前主要应用于高温、高频、高功率组件，如智能电网、交通运输、新能源汽车、光伏、风力发电等。其中，新能源汽车是sic功率器件市场的主要增长动力。主要应用设备是功率控制单元（pcu）、逆变器、dc-dc转换器、车载充电器等。
我们目前看到氮化镓用于低功率/电压、高频应用，碳化硅用于高功率、高压开关电源应用。由于sic已经发展了十多年，gan功率元件是后来者，因此只有gan元件市场在追赶，但与前者相比，其市场仍然远远落后。
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