半導體是一種特殊材料，其導電性介于導體（如銅線）和絕緣體（陶瓷狀玻璃）之間。半導體的電導率可以通過添加某些額外的元素（稱為雜質）來改變。

硅（Si）是電子產品中常用的純半導體的一個例子。鍺（Ge）是另一種純半導體，用于一些最早的電子設備。半導體也由化合物制成，包括砷化鎵 （GaAs）、氮化鎵 （GaN）、硅鍺 （SiGe） 和碳化硅 （SiC）。我們稍后將回到最后一項。

半導體用在哪里？

您每天遇到的幾乎所有電子產品都包含半導體。從智能手機或平板電腦到更高功率的應用，如服務器場和太陽能電池陣列，它們無處不在。

更具體地說，半導體是構成電子系統的組件的關鍵部分，包括IC（集成電路）二極管，晶體管和MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管），僅舉幾例。這些系統是構成電子系統的眾多構建模塊之一，半導體的存在使這一切成為可能。

碳化硅作為半導體

硅可能是當今世界上最受歡迎的半導體，但這并不意味著它始終是電子產品的最佳選擇。其主要競爭對手之一碳化硅在電力電子領域處于領先地位。

電力電子設備幾乎用于任何類型的依賴電源的設計，無論是將直流太陽能轉換為家庭的交流電源，還是幫助調節混合動力電動汽車中的電池電量。電力電子設備甚至可以與您在家中許多設備中使用的電源轉換器一起發揮作用。

電力電子學的一個主要元素是它所包含的半導體的帶隙或能隙。當半導體具有較高的帶隙時，使用它的電子設備可以更小，并且運行得更快，更可靠。與其他半導體相比，它還可以在更高的溫度、更高的電壓和更高的頻率下工作——碳化硅就是這種情況。雖然硅的帶隙約為1.12，但碳化硅為3.26。

電力電子設備（尤其是MOSFET）必須能夠處理極高的電壓，稱為臨界擊穿強度。碳化硅的擊穿強度明顯高于硅，這意味著它可以以更小的尺寸處理更高的電壓，并支持更高的MOSFET阻斷電壓。

導熱性（與半導體擺脫其產生的熱量的速度有關）是另一個重要特性。如果半導體不能有效地散熱，這將嚴重限制半導體元件可以處理的工作電壓和溫度范圍。這是碳化硅優于硅的另一個領域：碳化硅的導熱系數為1490 W / m-K，而硅的導熱系數為150 W / m-K。

碳化硅 MOSFET：久經考驗的可靠性和性能

半導體具有在導體和絕緣體之間具有導電性的獨特性質。正是這種特性使晶體管、二極管和MOSFET等器件成為可能——從這些器件中誕生了我們每天依賴的電子系統。雖然目前有幾種不同的半導體在使用，但與其他常用材料相比，碳化硅提供了獨特的解決方案和關鍵性能優勢。

審核編輯：郭婷