碳化硅寬帶隙的重要性

什么是帶隙？

在傳導(dǎo)和絕緣方面，材料中有兩種類型的能帶：導(dǎo)帶和價(jià)帶。為了使電子導(dǎo)電，它需要足夠的能量來橋接價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的帶隙。導(dǎo)體材料具有重疊或具有非常小的帶隙的導(dǎo)帶和價(jià)帶，而絕緣體具有極寬的間隙。

帶隙是指價(jià)帶頂部和導(dǎo)帶底部之間的能量差。另一種表達(dá)方式是，帶隙代表電子成功在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間跳躍所需的能量。由于半導(dǎo)體既可以導(dǎo)電又可以絕緣，因此它們始終具有非零帶隙，介于絕緣體和導(dǎo)體之間。

帶隙代表能量，以eV（電子伏特，能量單位約等于1.602×10?19 J）為單位。SiC的帶隙為3.26 eV，而Si的帶隙為1.12 eV，GaAs（砷化鎵）為1.42 eV。因此，SiC被稱為具有寬帶隙。

寬帶隙的優(yōu)勢(shì)

寬帶隙半導(dǎo)體材料（如SiC）與更傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料（如Si）相比具有許多優(yōu)勢(shì)。考慮帶隙隨著溫度升高而縮小的事實(shí)：如果我們從寬帶隙開始，那么溫度升高對(duì)功能的影響要小得多。由于SiC具有寬帶隙，因此它可以在更高的溫度下繼續(xù)工作，通常高達(dá)400°C。

SiC也可以更有效地分配熱量，通常無需風(fēng)扇和散熱器。當(dāng)涉及到SiC設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)將更加緊湊，表現(xiàn)出更高的效率，并且需要更小尺寸的磁性元件用于電源應(yīng)用。這至少部分歸功于SiC寬帶隙直接帶來的好處。

由 SiC 制成的組件比同類產(chǎn)品制成的組件更快、更小、更可靠。SiC 的寬帶隙較寬，便于切換更大的電壓。由寬帶隙半導(dǎo)體（如 SiC）制成的組件也可以在明顯更高的電壓、功率水平和頻率下工作。SiC 組件具有更高的工作速度，使用 SiC 制造的功率組件還可以提高 DC-DC、AC-DC 和 DC-AC 轉(zhuǎn)換的效率。

寬帶隙廣，用途廣泛

由于SiC比其他半導(dǎo)體材料（如Si或GaAs）具有更寬的帶隙，因此它具有一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，包括能夠處理更高的電壓和功率，更高的工作溫度，更快的開關(guān)，更好的效率和更小的外形尺寸。SiC 組件已被證明是具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用的理想選擇，例如涉及混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車、可再生能源、功率因數(shù)升壓校正、不間斷電源、石化行業(yè)的井下鉆探等。

審核編輯：郭婷