什么是碳化硅半導(dǎo)體

半導(dǎo)體是一種特殊材料，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體（如銅線）和絕緣體（陶瓷狀玻璃）之間。半導(dǎo)體的電導(dǎo)率可以通過添加某些額外的元素（稱為雜質(zhì)）來改變。

硅（Si）是電子產(chǎn)品中常用的純半導(dǎo)體的一個(gè)例子。鍺（Ge）是另一種純半導(dǎo)體，用于一些最早的電子設(shè)備。半導(dǎo)體也由化合物制成，包括砷化鎵 （GaAs）、氮化鎵 （GaN）、硅鍺 （SiGe） 和碳化硅 （SiC）。我們稍后將回到最后一項(xiàng)。

半導(dǎo)體用在哪里？

您每天遇到的幾乎所有電子產(chǎn)品都包含半導(dǎo)體。從智能手機(jī)或平板電腦到更高功率的應(yīng)用，如服務(wù)器場(chǎng)和太陽能電池陣列，它們無處不在。

更具體地說，半導(dǎo)體是構(gòu)成電子系統(tǒng)的組件的關(guān)鍵部分，包括IC（集成電路）二極管，晶體管和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管），僅舉幾例。這些系統(tǒng)是構(gòu)成電子系統(tǒng)的眾多構(gòu)建模塊之一，半導(dǎo)體的存在使這一切成為可能。

碳化硅作為半導(dǎo)體

硅可能是當(dāng)今世界上最受歡迎的半導(dǎo)體，但這并不意味著它始終是電子產(chǎn)品的最佳選擇。其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手之一碳化硅在電力電子領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

電力電子設(shè)備幾乎用于任何類型的依賴電源的設(shè)計(jì)，無論是將直流太陽能轉(zhuǎn)換為家庭的交流電源，還是幫助調(diào)節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中的電池電量。電力電子設(shè)備甚至可以與您在家中許多設(shè)備中使用的電源轉(zhuǎn)換器一起發(fā)揮作用。

電力電子學(xué)的一個(gè)主要元素是它所包含的半導(dǎo)體的帶隙或能隙。當(dāng)半導(dǎo)體具有較高的帶隙時(shí)，使用它的電子設(shè)備可以更小，并且運(yùn)行得更快，更可靠。與其他半導(dǎo)體相比，它還可以在更高的溫度、更高的電壓和更高的頻率下工作——碳化硅就是這種情況。雖然硅的帶隙約為1.12，但碳化硅為3.26。

電力電子設(shè)備（尤其是MOSFET）必須能夠處理極高的電壓，稱為臨界擊穿強(qiáng)度。碳化硅的擊穿強(qiáng)度明顯高于硅，這意味著它可以以更小的尺寸處理更高的電壓，并支持更高的MOSFET阻斷電壓。

導(dǎo)熱性（與半導(dǎo)體擺脫其產(chǎn)生的熱量的速度有關(guān)）是另一個(gè)重要特性。如果半導(dǎo)體不能有效地散熱，這將嚴(yán)重限制半導(dǎo)體元件可以處理的工作電壓和溫度范圍。這是碳化硅優(yōu)于硅的另一個(gè)領(lǐng)域：碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為1490 W / m-K，而硅的導(dǎo)熱系數(shù)為150 W / m-K。

碳化硅 MOSFET：久經(jīng)考驗(yàn)的可靠性和性能

半導(dǎo)體具有在導(dǎo)體和絕緣體之間具有導(dǎo)電性的獨(dú)特性質(zhì)。正是這種特性使晶體管、二極管和MOSFET等器件成為可能——從這些器件中誕生了我們每天依賴的電子系統(tǒng)。雖然目前有幾種不同的半導(dǎo)體在使用，但與其他常用材料相比，碳化硅提供了獨(dú)特的解決方案和關(guān)鍵性能優(yōu)勢(shì)。

審核編輯：郭婷