什么是碳化硅半导体

半导体是一种特殊材料，其导电性介于导体（如铜线）和绝缘体（陶瓷状玻璃）之间。半导体的电导率可以通过添加某些额外的元素（称为杂质）来改变。

硅（Si）是电子产品中常用的纯半导体的一个例子。锗（Ge）是另一种纯半导体，用于一些最早的电子设备。半导体也由化合物制成，包括砷化镓 （GaAs）、氮化镓 （GaN）、硅锗 （SiGe） 和碳化硅 （SiC）。我们稍后将回到最后一项。

半导体用在哪里？

您每天遇到的几乎所有电子产品都包含半导体。从智能手机或平板电脑到更高功率的应用，如服务器场和太阳能电池阵列，它们无处不在。

更具体地说，半导体是构成电子系统的组件的关键部分，包括IC（集成电路）二极管，晶体管和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），仅举几例。这些系统是构成电子系统的众多构建模块之一，半导体的存在使这一切成为可能。

碳化硅作为半导体

硅可能是当今世界上最受欢迎的半导体，但这并不意味着它始终是电子产品的最佳选择。其主要竞争对手之一碳化硅在电力电子领域处于领先地位。

电力电子设备几乎用于任何类型的依赖电源的设计，无论是将直流太阳能转换为家庭的交流电源，还是帮助调节混合动力电动汽车中的电池电量。电力电子设备甚至可以与您在家中许多设备中使用的电源转换器一起发挥作用。

电力电子学的一个主要元素是它所包含的半导体的带隙或能隙。当半导体具有较高的带隙时，使用它的电子设备可以更小，并且运行得更快，更可靠。与其他半导体相比，它还可以在更高的温度、更高的电压和更高的频率下工作——碳化硅就是这种情况。虽然硅的带隙约为1.12，但碳化硅为3.26。

电力电子设备（尤其是MOSFET）必须能够处理极高的电压，称为临界击穿强度。碳化硅的击穿强度明显高于硅，这意味着它可以以更小的尺寸处理更高的电压，并支持更高的MOSFET阻断电压。

导热性（与半导体摆脱其产生的热量的速度有关）是另一个重要特性。如果半导体不能有效地散热，这将严重限制半导体元件可以处理的工作电压和温度范围。这是碳化硅优于硅的另一个领域：碳化硅的导热系数为1490 W / m-K，而硅的导热系数为150 W / m-K。

碳化硅 MOSFET：久经考验的可靠性和性能

 

半导体具有在导体和绝缘体之间具有导电性的独特性质。正是这种特性使晶体管、二极管和MOSFET等器件成为可能——从这些器件中诞生了我们每天依赖的电子系统。虽然目前有几种不同的半导体在使用，但与其他常用材料相比，碳化硅提供了独特的解决方案和关键性能优势。

审核编辑：郭婷