行業(yè)定義與分類(lèi)  碳化硅器件是指以碳化硅為原材料制成的器件

SiC碳化硅是由碳元素和硅元素組成的一種化合物半導(dǎo)體材料，是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一。相比傳統(tǒng)的硅材料（Si），碳化硅（SiC）的禁帶寬度是硅的3倍；導(dǎo)熱率為硅的4-5倍；擊穿電壓為硅的8-10倍；電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。碳化硅原材料核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1)耐高壓特性：更低的阻抗、禁帶寬度更寬，能承受更大的電流和電壓，帶來(lái)更小尺寸的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和更高的效率；2)耐高頻特性：SiC器件在關(guān)斷過(guò)程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，能有效提高元件的開(kāi)關(guān)速度（大約是Si的3-10倍），適用于更高頻率和更快的開(kāi)關(guān)速度；3)耐高溫特性：SiC相較硅擁有更高的熱導(dǎo)率，能在更高溫度下工作。 定義：SiC碳化硅器件是指以碳化硅為原材料制成的器件，按照電阻性能的不同分為導(dǎo)電型碳化硅功率器件和半絕緣型碳化硅基射頻器件。功率器件又被稱(chēng)為電力電子器件，是構(gòu)成電力電子變換裝置的核心器件。電力電子器件是對(duì)電能進(jìn)行變換和控制，所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下。電力電子裝置正是實(shí)現(xiàn)電能高質(zhì)量高效轉(zhuǎn)換、多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化、弱電與強(qiáng)電之間控制運(yùn)行、交流與直流之間能量互換、自動(dòng)化高效控制等的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、提高電能利用效率的重要保障。射頻器件在無(wú)線通訊中扮演信號(hào)轉(zhuǎn)換的角色，是無(wú)線通信設(shè)備的基礎(chǔ)性零部件，主要包括功率放大器、濾波器、開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器、雙工器等。

碳化硅制成的功率器件根據(jù)電學(xué)性能差異分成兩類(lèi)，不同的器件具有不同應(yīng)用范圍

導(dǎo)電型碳化硅功率器件主要是通過(guò)在導(dǎo)電型襯底上生長(zhǎng)碳化硅外延層，得到碳化硅外延片后進(jìn)一步加工制成，品種包括造肖特基二極管、MOSFET、IGBT等，主要用于電動(dòng)汽車(chē)、光伏發(fā)電、軌道交通、數(shù)據(jù)中心、充電等基礎(chǔ)建設(shè)。性能優(yōu)勢(shì)如下：（1）更強(qiáng)的高壓特性。碳化硅的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是硅的10余倍，使得碳化硅器件耐高壓特性顯著高于同等硅器件。（2）更好的高溫特性。碳化硅相較硅擁有更高的熱導(dǎo)率，使得器件散熱更容易，極限工作溫度更高。耐高溫特性可以帶來(lái)功率密度的顯著提升，同時(shí)降低對(duì)散熱系統(tǒng)的要求，使終端可以更加輕量和小型化。（3）更低的能量損耗。碳化硅具有2倍于硅的飽和電子漂移速率，使得碳化硅器件具有極低的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通損耗低；碳化硅具有3倍于硅的禁帶寬度，使得碳化硅器件泄漏電流比硅器件大幅減少，從而降低功率損耗；碳化硅器件在關(guān)斷過(guò)程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)損耗低，大幅提高實(shí)際應(yīng)用的開(kāi)關(guān)頻率。 半絕緣型碳化硅基射頻器件是通過(guò)在半絕緣型碳化硅襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片后進(jìn)一步制成，包括HEMT等氮化鎵射頻器件，主要用于5G通信、車(chē)載通信、國(guó)防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天。碳化硅、氮化鎵材料的飽和電子漂移速率分別是硅的2.0、2.5倍，因此碳化硅、氮化鎵器件的工作頻率大于傳統(tǒng)的硅器件。然而，氮化鎵材料存在耐熱性能較差的缺點(diǎn)，而碳化硅的耐熱性和導(dǎo)熱性都較好，可以彌補(bǔ)氮化鎵器件耐熱性較差的缺點(diǎn)，因此業(yè)界采取半絕緣型碳化硅做襯底，在襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層后制造射頻器件。

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