碳化硅的工作原理

碳化硅，是一種無機物，化學式為SiC，碳化硅(SiC)由碳(C)原子和硅(Si)原子組成，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕見，主要通過人工合成。其晶體結構具有同質多型體的特點，在半導體領域最常見的是具有立方閃鋅礦結構的3C-SiC和六方纖鋅礦結構的4H-SiC和6H-SiC。

碳化硅(SiC)半導體是第三代寬禁帶半導體材料，其禁帶寬度可達3.18 eV，而 Si和 Ge的禁帶寬度分別為3.4 eV和2.7 eV，因此相比 Si材料具有更高的擊穿電壓。碳化硅是目前發展最成熟的第三代半導體材料。

目前被廣泛應用于電力電子器件的硅、鍺、氮化鎵、碳化硅等三種材料屬于第一代寬禁帶半導體材料，目前它們的發展還不夠成熟，在高頻功率器件，高壓大電流場合等應用中具有很大優勢。

碳化硅的優點

(1)碳化硅單載流子器件漂移區薄，開態電阻小。比硅器件小100-300倍。由于有小的導通電阻，碳化硅功率器件的正向損耗小。

(2)碳化硅功率器件由于具有高的擊穿電場而具有高的擊穿電壓。例如，商用的硅肖特基的電壓小于300V,而第一個商用的碳化硅肖特基二極管的擊穿電壓已達到600V。

(3)碳化硅器件可工作在高溫，碳化硅器件已有工作在600°C的報道，而硅器件的最大工作溫度僅為150°C.

(4)碳化硅器件具有很好的反向恢復特性，反向恢復電流小，開關損耗小。碳化硅功率器件可工作在高頻(>20KHz)。

(5)碳化硅功率器件的正反向特性隨溫度和時間的變化很小，可靠性好。

碳化硅的主要用途

碳化硅主要有四大應用領域，即：功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應，不能算高新技術產品，而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規模經濟。

碳化硅的主要用途：用于3-12英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業、半導體產業、壓電晶體產業工程性加工材料。

用于半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。

碳化硅憑借其優良的物理化學性質獲得了廣泛的應用，迅速占領了半導體材料市場的半壁江山。隨著生產成本的不斷下降，優異的性能讓碳化硅在功率器件的行業中實現了對硅單質半導體的逐步取代。而面對世界范圍內發展空間巨大的碳化硅半導體市場，我國需要盡快提升研發實力，完善碳化硅半導體的發展體系。

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