日期：2025-06-16 分類：產品知識 瀏覽：175 來源：
目前第三代半導體主要是：碳化硅SiC、氮化鎵GaN、氧化鋅ZnO這三種。
而碳化硅是近幾年關注度較高的半導體器件，它主要應用在工業，光伏，汽車領域。特別是在電車應用方面，碳化硅可是賺了不少“大錢”。今天我們主要來了解“碳化硅”這個東西。
碳化硅：碳和硅結合而來，它是一種人工合成的半導體材料，碳化硅襯底為p型半導體，帶正電，與常規的硅mos管導通原理一樣。
（高電平：導通 低電平：截止）
不過，相比硅mos，碳化硅的功率性能可就要強很多了。
為什么叫“寬禁帶半導體”呢？
一般我們衡量半導體性能優勢的重要參考數值，就是它的禁帶寬度。
硅的禁帶寬度大概在1.1電子伏特，而碳化硅的禁帶寬度與它相差將近3倍，幾乎高達3.2電子伏特，這便是寬禁帶的由來。
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那這個“禁帶寬度”有什么作用呢？
這是因為禁帶越寬，越難導電。
VBsemi在網上找到這張圖就可以很好的說明，禁帶越寬，它的性質就越偏向絕緣體，而碳化硅正是這樣的存在，這使它的性質會更穩定。
特別是在面積、功耗、功率、電子遷移率、高壓高溫等要素里，碳化硅有較大的優勢。
比如說，耐壓方面，擊穿1cm的硅需要用到30萬伏電壓，而擊穿碳化硅就需要用到220萬伏電壓。
還有面積方面，當mos管斷開后，電壓施加在碳化硅襯底上，由于其耐壓優勢，碳化硅的器件面積可以比硅器件小很多。
熱導率和耐高溫也是碳化硅的“有名之處”，這也是它應用在電車的很大原因，碳化硅的熱導率幾乎是硅mos的三倍，這意味著它的散熱能力很強。
在高溫環境下，碳化硅器件的工作溫度可以高達200℃以上，而硅器件只有150攝氏度。
此外，碳化硅器件的高開關速度與高頻率的優勢，大大降低了開關損耗，這使得它比同樣在電車應用方面的IGBT，更加略勝一籌！
比如，在同一輛續航電車上，使用碳化硅器件就可以增加百分之五的續航能力。
近幾年各大汽車企業紛紛投資起了碳化硅，連華為都頻頻出手。碳化硅這么好，難道沒有其它的缺點了？
有，貴。
目前碳化硅的產業鏈主要幾種在外延和襯底上，最為關鍵的技術就是襯底（碳化硅），占據將近47%的成本。
與硅將比將高出4倍左右，這主要是生產方面的問題。
1. 碳化硅對工藝方面的要求是比較嚴格的；
2. 它的晶圓尺寸很小，具備生產能力的廠家并不多，產能也在上升階段；
3. 碳化硅太硬了，其硬度僅次于金剛石。
這個成本原因，會讓硅器件依舊成為市場的長期選擇。
那第三代半導體碳化硅最終能否取代硅？
在一部分應用領域，碳化硅是可以替代的。
不過，并不能是“取代”一說，因為兩者之間不具備連貫性，僅僅只是材料不同，但應用方面各有千秋。硅mos與相關的中低壓功率mos器件，在一些超低壓和中低壓領域依舊具備較大的優勢。而碳化硅mos則主要應用在高溫高壓場景，并不會有太大的沖突。
此外，碳化硅目前主要用于功率器件，由于其柵極電壓較高，目前也不會應用在集成電路方面。當然，科技更新迭代的速度飛快，這并不會是局限的理由。
最后我們順帶講下氮化鎵GaN。
前兩天在群里有伙伴，提到GaN目前已經應用在部分工業領域上。
但事實上，相比碳化硅SiC，氮化鎵GaN的應用范圍是很少的，并且，它的應用大多數在超高頻領域，驅動技術是個大難題，會經常遇到一些誤導通，浮游電感等問題。
種種原因，使GaN在短期內也不能夠代替硅。
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