碳化硅（SiC）是一種相對(duì)較新的半導(dǎo)體材料。讓我們首先了解它的物理特性和特點(diǎn)。

**SiC的物理特性和特點(diǎn)**

SiC是由硅（Si）和碳（C）組成的化合物半導(dǎo)體材料。它具有強(qiáng)大的結(jié)合性質(zhì)，在熱、化學(xué)和機(jī)械方面非常穩(wěn)定。SiC存在各種多型體，每種多型體的物理特性都不同。其中，4H-SiC多型體最適合功率器件。下表比較了Si和近年來常聽到的其他半導(dǎo)體材料。

表中[敏感詞]高亮部分是Si與SiC的比較。藍(lán)色部分是用于功率元器件時(shí)的重要參數(shù)。如數(shù)值所示，SiC的這些參數(shù)頗具優(yōu)勢(shì)。另外，與其他新材料不同，它的一大特征是元器件制造所需的p型、n型控制范圍很廣，這點(diǎn)與Si相同。基于這些優(yōu)勢(shì)，SiC作為超越Si限制的功率元器件用材料備受期待。

- Si和C形成1:1比例的Ⅳ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體。

- 以Si和C原子對(duì)為單元層的最密堆積構(gòu)造。

- 存在多種多型體，其中4H-SiC多型體最適合功率器件。

- 結(jié)合力非常強(qiáng)，具有熱、化學(xué)和機(jī)械方面的穩(wěn)定性。

- 熱穩(wěn)定性：在常壓下無液態(tài)，可在2000℃時(shí)升華。

- 機(jī)械穩(wěn)定性：莫氏硬度（9.3），與鉆石（10）相媲美。

- 化學(xué)穩(wěn)定性：對(duì)大多數(shù)酸和堿具有惰性。

**SiC功率器件的特點(diǎn)**

SiC的擊穿場強(qiáng)約比Si高10倍，可承受600V至數(shù)千V的高電壓。與Si器件相比，SiC允許增加雜質(zhì)濃度并使漂移層變薄。高壓功率器件的電阻主要是漂移層的電阻，與漂移層厚度成正比增加。由于SiC的漂移層可以變薄，因此可以制造單位面積的導(dǎo)通電阻非常低的高壓器件。理論上，在相同的耐壓下，SiC的單位面積漂移層電阻可低至Si的1/300。

Si功率器件主要使用一些載流子器件（雙極器件）如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）來改善高耐壓導(dǎo)致的導(dǎo)通電阻增加問題。然而，它們存在開關(guān)損耗大和發(fā)熱問題，限制了高頻驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。SiC可以使肖特基勢(shì)壘二極管和MOSFET等高速多數(shù)載流子器件的耐壓更高，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)“高耐壓”、“低導(dǎo)通電阻”、“高速”。

此外，SiC的帶隙約為Si的3倍，能夠在更高溫度下工作。目前，受封裝耐熱性的限制，SiC器件可在150℃至175℃的工作溫度下運(yùn)行，但隨著封裝技術(shù)的發(fā)展，這一溫度可達(dá)到200℃以上。

這些是簡要介紹的一些要點(diǎn)。對(duì)于沒有物理或工藝技術(shù)背景的人來說，這可能看起來很復(fù)雜，但請(qǐng)放心，即使不理解上述內(nèi)容，SiC功率器件仍可有效使用。