碳化硅( Silicon Carbide, SiC)具有很好的電學特性,其中禁帶寬度 (2.3~3.3eV)約是Si的3倍,擊穿電場強度(0.8×10?~3×10?V/cm)約是Si的10倍,飽和漂移速度(2.7x10?cm/s)則是Si 的2.7倍,熱導率(4.9W/ (cm ?K))約是Si的3.2倍。Si、GaAs、4H-SiC 三種半導體材料的物理參數見表2-1。
碳化硅材料主要應用于高壓功率器件,許多SiC 器件已經投入應用。碳化硅產業鏈包括碳化硅材料制備、芯片制造、器件銷售和設備供應。目前美國在碳化硅的芯片制造和器件銷售方面處于領先地位,而日本主要是在碳化硅的設備供應領域處于領先地位。
SiC 是新一代的寬禁帶半導體材料,在半導體應用中有極大的發展潛力。SiC 在軍事方面的應用有導彈芯片、相控陣雷達、航空母艦等,在新能源方面的應用有 LED 綠色照明。在節能環保方面,SiC 芯片可用于發電/輸電逆變器開關,在輸送電過程中能夠節省 50%~70%的傳輸損耗電力。在電動汽車方面,SiC 芯片作為車載半導體器件能夠實現節能減耗,而且在體積上能夠節省 80%左右的空間,為電動汽車產業的發展提供了巨大幫助。在高端裝備制造方面,新能源汽車、船舶、航空、航天飛機和宇航開發所需通信系統都需要大量的 SiC芯片。
全球在 SiC 材料的研究及商用化 SiC 功率器件的開發方面尚處于起步階段,中國的企業亟待對整個產業鏈進行技術整合,應該及早發展 SiC原材料的純化技術、SiC晶體生長設備的制造技術、SiC 晶體生長技術、SiC芯片生產技術,以及相關 SiC 器件設計和制造的技術。
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原文標題:碳化硅器件,碳化矽元件, Silicon Carbide Devices
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