SIC 碳化硅認(rèn)識

1：什么是碳化硅

碳化硅（SiC）又叫金剛砂，它是用石英砂、石油焦、木屑、食鹽等原料通過電阻爐高溫冶煉而成，其實碳化硅很久以前就被發(fā)現(xiàn)了，它的特點(diǎn)是：化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，硬度大（莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石（10級））、導(dǎo)熱性能優(yōu)良、高溫抗氧化能力強(qiáng)等。由于天然含量甚少，碳化硅主要多為人造。


第三代半導(dǎo)體指的是SiC、GaN、ZnO、金剛石（C）、AlN等具有寬禁帶（Eg＞2.3eV）特性的新興半導(dǎo)體材料。碳化硅是目前發(fā)展最成熟的第三代半導(dǎo)體材料。

2： 碳化硅晶體結(jié)構(gòu)

碳化硅（SiC）由碳（C）原子和硅（Si）原子組成，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕見，主要通過人工合成。其晶體結(jié)構(gòu)具有同質(zhì)多型體的特點(diǎn)，在半導(dǎo)體領(lǐng)域最常見的是具有立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的3C-SiC和六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的4H-SiC和6H-SiC

3：碳化硅半導(dǎo)體的優(yōu)勢

4：碳化硅半導(dǎo)體生產(chǎn)鏈

碳化硅晶片作為半導(dǎo)體襯底材料，經(jīng)過外延生長、器件制造等環(huán)節(jié)，可制成碳化硅基功率器件和微波射頻器件。產(chǎn)業(yè)化主要以德國英飛凌、美國Cree公司、GE、ST意法半導(dǎo)體體和日本羅姆公司、公司等為代表。

5：碳化硅半導(dǎo)體的優(yōu)勢

核心用于功率+射頻器件，適用于600V以上高壓場景，包括光伏、風(fēng)電、軌道交通、新能源汽車、充電樁等電力電子領(lǐng)域。

A：電源/大型服務(wù)器：用于電源及功率因數(shù)校正器內(nèi)部，減積減重、提高效率、降低損耗。

B：光伏：用于光伏逆變器中，光伏發(fā)電產(chǎn)生的電流為直流電，需要通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電以實現(xiàn)并網(wǎng)。采用SiC功率器件可以減積減重；提高逆變轉(zhuǎn)化效率2%左右，綜合轉(zhuǎn)換效率達(dá)到98%；降低損耗，提高光伏發(fā)電站經(jīng)濟(jì)效益；SiC材料特性，降低故障率。

C：風(fēng)電：用于風(fēng)電整流器、逆變器、變壓器，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的交流電易受風(fēng)力影響使得電壓、電流不穩(wěn)定，先要經(jīng)過整流為直流電后再逆變成交流電實現(xiàn)并網(wǎng)，提高效率、降低損耗，同時成本和質(zhì)量分別減少50%和25%。

D：軍工領(lǐng)域：各種車載、機(jī)載、船載、彈載等電源裝置，減積減重、提高效率、降低損耗。

審核編輯 黃宇