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碳化硅

单晶衬底材料

About SiC Wafer

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什么是碳化硅

碳化硅属于宽禁带半导体材料
和传统材料相比，碳化硅具有优异的物理性能，可以帮助分立器件以及模块、甚至是整机系统减小体积和重量，提高效率。

SiC

Si（silicon）+C（carbon）=SiC
碳化硅是由C和Si元素按1：1比例形成的Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体材料，硬度仅次于金刚石。
是一种极具发展潜力的半导体材料，同时也属高硬脆性材料。制备工艺复杂，加工难度大。

SiC的特点

优异的物理性能
禁带宽度（耐高温）1
高临界击穿电场（耐高压）2
高热导率（散热性）3
饱和电子漂移速率（高开关速度）4
4H-SiC Si GaAs GaN
禁带宽度（eV）1 3.26 1.12 1.42 3.42
临界击穿场强（MV/cm）2 2.8 0.3 0.4 3
热导率（W/cmK）3 4.9 1.5 0.46 1.3
饱和电子漂移速率（1E7 cm/s）4 2.7 1 2 2.7
1.更大的禁带宽度，可以保证材料在高温下，电子不易发生跃迁，本征激发弱，从而可以耐受更高的工作温度。
碳化硅的禁带宽度是硅的约3倍，理论工作温度可达400℃以上。

2.临界击穿场强指材料发生电击穿的电场强度，一旦超过该数值，材料将失去绝缘性能，进而决定了材料的耐压性能。
碳化硅的临界击穿场强是硅的约10倍，能够耐受更高的电压，更适用于高电压器件。

3.高温是影响器件寿命的主要原因之一，热导率代表了材料的导热能力，碳化硅的高热导率可以有效传导热量，降低器件温度，维持其正常工作。

4.饱和电子漂移速率指电子在半导体材料中的最大定向移动速度，该数值的高低决定了器件的开关频率。
碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的两倍，有助于提高工作频率，将器件小型化。

碳化硅应用场景

电力电子

碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率，对高效能源转换领域产生重大而深远的影响。
主要应用领域有电动汽车、充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

微波通讯

碳化硅基氮化镓射频器件已成功应用于众多领域，以无线通信基础设施为主。
碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具有碳化硅良好的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能，成为5G基站功率放大器的主流选择。
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