碳化硅單極半導體的案例
電力半導體元器件簡介（雙極型、單極型、混合型）
電力半導體元器件大多是以開關方式工作為主，對電能進行控制和轉換的電力電子器件。如可關斷晶閘管（英文縮寫：GTO）、電力晶體管（GTR）、功率場效應晶體管（Power Mosfet）、絕緣棚式雙極型晶體管（IGBT）、靜電感應晶體管（SIT）、靜電感應晶閘管（SITH）、MOS晶閘管（MCT）等。
電力半導體元器件可分為三類：雙極型、單極型、混合型。
雙極型器件是指器件內部的電子和空穴兩種載流子都參與導電過程的半導體器件。這類器件的導通電阻小于0.09Ω，導通電壓降低，阻斷電壓高，電流容量大。常見的有GTO（可關斷晶閘管）、GTR（電力晶體管）、SITH（靜電感應晶閘管）等。GTO耐壓高（4500V）、電流大（5000A）。GTR具有控制方便、開關時間短、導通電壓低、高頻特性好等優點。SITH用棚極控制開通和關斷，具有導通電阻小、導通電壓低、開關速度快、功耗小、關斷電流增益大等特點。
單極型器件是指內部只有主要載流子參與導電過程的半導體器件。常見產品有Power Mosfet（場效應晶體管）、SIT（靜電感應晶體管）。前者為電壓控制器件，具有驅動功率小、工作速度高、無二次擊穿問題、安全工作區寬等優點。后者是三層結構的多數載流子器件。具有輸出功率大，失真小、輸入阻抗高、開關特性好等優點，可工作于放大和開關兩種狀態。
混合型器件是雙極型和單極型器件集成混合而成。它們利用耐壓高、電流大、導通電壓低的雙極型器件（GTO、GIR等）作為輸出原件，用輸入阻抗高、相應速度快的單極型器件（Mosfet）作為輸入級，因此具有兩者的優點。典型產品有IGBT（絕緣棚式雙極型晶體管）、MCT（MOS晶閘管）等。
展開 半導體｜華為哈勃投資碳化硅企業天域半導體
來源 ：鉅亨網
7月5日企查查顯示華為旗下投資機構「深圳哈勃科技投資」投資東莞市天域半導體科技，后者注冊資本由
人民幣
9027 萬元增至
人民幣
9770 萬，幅度逾 8%。
天域半導體科技成立于 2009 年 1 月，營運范圍包含研發、生產、銷售碳化硅 (SiC) 磊晶硅晶圓片，半導體材料及零件等。該公司也是中國第一家從事第三代半導體碳化硅磊晶硅晶圓片的研發、生產和銷售的高新技術企業，也是中國第一家碳化硅半導體材料供應鏈企業取得汽車質量認證。
而天域半導體在 2010 年與中國科學院半導體所合作成立「碳化硅技術研究院」，組成一支中國頂尖的技術創新團隊。
值得一提的是，該公司擁有數十項半導體相關專利，例如一種改變 SiC 芯片翹曲度的拋光裝置等。
今年 4 月成立的深圳哈勃科技投資公司，其目標是幫助華為快速打造一條半導體自救生態鏈，目前這條生態鏈正有合攏之勢。同時短短兩個月已投資三家科技獨角獸。
近期深圳哈勃也投資一家位于蘇州的半導體公司，該公司是中國第一家擁有自主設計垂直探針卡研發能力的企業，并已實現 MEMS 探針卡量產。
展開 [科普]新一代碳化硅材料汽車功率半導體
新一代碳化硅材料
↑碳化硅材料的優勢
這些特殊的設計都是的整個功率電子的成本成指數級的上升。那么功率電子的趨勢是不是就是在目前的基礎上提高耐壓和功率能力呢？也許不是。我們回到最開始講的半導體基礎材料硅。那么如果換成其他基礎材料會怎么樣呢？
先來說一下一個概念帶隙（也叫能隙）bandgap。原子里面的結構是中間是質子中子，外圍是電子在軌道上旋轉。就像地球和衛星一樣。質子帶正電吸引帶負電的電子在固定軌道上旋轉。要讓電子脫離軌道形成自由電子就需要相應的能量。這個能量稱為躍遷能量。因此帶隙是半導體材料的一種屬性，決定了半導體材料的導電性，耐高溫，耐高電壓等等特性。
↑碳化硅材料與硅材料傳統IGBT比較
今天要講的就是寬帶隙wideband gap的半導體基礎材料在功率電子的應用。碳化硅SiC材料是硅的一種化合物。是一種非常堅硬耐高溫的陶瓷狀物質。有很多高性能跑車的陶瓷剎車片就是用碳化硅制成的。這種剎車片能夠承受更高的溫度，有更好的散熱效果。在跑車更頻繁的剎車動作下，陶瓷剎車片擁有更小的熱衰減，剎車的效果不會因為過熱而有明顯的降低。碳化硅的這種特性原因是它有更寬的帶隙，它的帶隙為硅的3倍。可以耐受更高的電壓（10倍），有更好的導熱特性（3倍）以及有更好的高溫穩定性。同時它的同功率尺寸要比硅更小，并且有更快的開關速度。更快的開關速度就意味著更小的開關損耗。因此碳化硅材料非常適合作為功率電子器件的基礎材料。
碳化硅材料在電動汽車中的應用
↑特斯拉率先量產碳化硅材料電機逆變器
那么碳化硅器件在電動汽車上的應用是不是還離我們很遠呢？其實碳化硅材料已經在特斯拉Model3和ModelY車型的電機逆變器上量產并大量使用。
展開 RS瑞森半導體碳化硅二極管在光伏逆變器的應用
一、前言
碳化硅 (SiC) 是一種由硅 (Si) 和碳 (C) 組成的半導體化合物，屬于寬帶隙 (WBG) 材料系列。它的物理結合力非常強，使半導體具有很高的機械、化學和熱穩定性。寬帶隙和高熱穩定性允許 SiC器件在高于硅的結溫下使用，甚至超過 200°C。碳化硅在功率應用中的主要優勢是其低漂移區電阻，這是高壓功率器件的關鍵因素。
二、碳化硅產品特點
碳化硅(SiC)具有寬禁帶(Si的3倍)、高熱導率(Si的3.3倍)、高的臨界擊穿電場(Si的10倍)、高飽和電子遷移率(Si的2.5倍)以及高健合能等優點，這就使得碳化硅材料可以很好地適用于高性能(高頻、高溫、高功率、抗輻射)電子器件。
展開 
第三代半導體的明日之星-SiC碳化硅
來源：碳化硅SiC半導體材料
作者：漢民
汽車業的世紀革命：電動車
世界第一臺汽車，在1885年問世。汽車產業發展至今，電動車所帶來的世紀革命已然成型。隨著各國的綠能政策推動、碳排放標準的限制，電動車銷售量預估到2030年將達到2200萬輛，市場規模成長近10倍。美國與歐洲，多國政府領袖宣布將于2035年，汽車全面采用干凈能源。
根據統計，2020年，全球汽車與其周邊產業的年產值約為4兆美元，是半導體產業年產值4,250億美元的10倍。一個龐大的電動車市場快速成長，將使傳統汽油動力推動的汽車產業解構，半導體產業將出現巨大新需求。
傳統汽車的耗油率是由引擎決定，未來電動車的續航力則是由第三代半導體SiC技術決定。
展開 PPT | 碳化硅功率半導體在中壓配電網中的應用
主要研究領域為大容量電力電子技術、高性能并網變換器、寬禁帶半導體器件應用技術。姬世奇博士于2015年至2020年于美國田納西大學工作，擔任研究助理教授。作為關鍵技術人員參與國家重點研發計劃1項、美國能源部支持項目4項（經費約800萬美元），研制了國際上首臺基于高壓碳化硅的光伏逆變器和異步微網接口變換器、以及用于中壓配電網的大容量多端口電能路由器。作為技術負責人參與的項目獲得美國能源部Power America項目最高評審獎。姬世奇博士與包括GE、Danfoss、Cree等電力電子領域國內外知名企業有良好的合作關系。在頂級期刊及會議發表學術論文50余篇，其中SCI收錄10余篇，獲得IEEE ICEMS、IPEMC等國際會議最佳論文獎，獲得2021年日內瓦國際發明特別金獎。在國際期刊與國際會議中擔任期刊編委、技術委員會委員等職務。姬世奇博士于2010年和2015年獲得清華大學學士和博士學位。
來源：IN-SEMI
展開 REASUNOS瑞森半導體碳化硅二極管在大功率電源上的應用
四、碳化硅二極管產品優勢
瑞森半導體-碳化硅二極管(SiC SBD)產品優勢：
1、極小的反向恢復電流，降低開關損耗；
2、低VF值，高浪涌電流能量；
3、更高頻率的運行，能讓被動元器件做得更小；
4、具有很高的抗輻射能力；
5、軍工民用考核標準：GJB 7400-2011，器件參數一致性好。
五、推薦選型表
大功率電源PFC線路上主推碳化硅二極管(SiC SBD)
推薦如下產品選型表：
智芯研報 | 化合物半導體之氮化鎵&碳化硅
本文內容由第三代半導體聯合創新孵化中心
（ID：casazlkj )
根據資料整理，轉載請注明出處
化合物半導體主要指砷化鎵 （GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）等第二、第三代半導體，相比第一代單質半導體，在高頻性能、高溫性能方面優異很多。
砷化鎵：具有高頻、抗輻射、耐高溫的特性，大規模應用于無線通訊領域，目前已經成為 PA 和Switch 的主流材料；
氮化鎵：主要被應用于通訊基站、功率器件等領域，功放效率高、功率密度大，因而能節省大量電能，同時減少基站體積和質量；
碳化硅：主要用于大功率高頻功率器件，IHS 預測到 2025 年 SiC 功率半導體的市場規模有望達到 30 億美元，在未來的 10 年內，SiC 器件將開 始大范圍地應用于工業及電動汽車領域，近期碳化硅產業化進度開始加速， 意法、英飛凌等中游廠商開始鎖定上游晶圓貨源。
第三代半導體適應更多應用場景。
展開 第三代半導體技術競爭白熱化！碳化硅(SiC)的前世今生！
碳化硅氮化鎵主導，第三代半導體技術競爭白熱化！
2021年，隨著各國于5G通訊、消費性電子、工業能源轉換及新能源車等需求拉升，驅使如基站、能源轉換器（Converter）及充電樁等應用需求大增，使得第三代半導體 GaN 及 SiC 元件及模組需求強勁。根據CASA數據，2020年，我國第三代半導體整體產值超過7100億。從年初開始，多重利好消息也在刺激著人們對于第三代半導體業的關注。8月14日，工信部正式宣布將碳化硅（SiC）復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃，以全面突破關鍵核心技術，攻克“卡脖子”品種。行業投資水漲船高、新玩家入場、需求不斷涌現，第三代半導體市場也揚起了浪。
碳化硅、氮化鎵已趨于成熟
第三代半導體是5G時代高頻化、輕薄化應用的優選。5G、新能源汽車等新興領域要求硬件擁有更好的性能，半導體產品的效率要求也會隨之提高，半導體材料的代際劃分顯現。第三代半導體指的是碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化物半導體（如氧化鋅ZnO）、III族氮化物（如氮化鋁AlN）、金剛石半導體等寬禁帶半導體材料。相較于第一代半導體材料（硅、鍺）與第二代半導體材料（砷化鎵、磷化銦），第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，在5G、毫米波通信、新能源汽車、光伏發電、航空航天等戰略新興產業的應用需求呈現激增。
碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）已是第三代半導體中發展最成熟的兩個品種。碳化硅（SiC）具有工作溫度更高、開關和導通損耗更低的特性，適合太陽能逆變器、工業電源以及新能源汽車主控電路。
展開 半導體碳化硅（SiC）行業研究：打開新能源汽車百億市場空間
1、碳化硅(SiC):新一代半導體材料，打開新能源車百億市場空間
1.1 碳化硅半導體材料
第三代半導體性能優越，應用場景更廣。半導體材料作為電子信息技術發展的 基礎，經歷了數代的更迭。隨著應用場景提出更高的要求，以碳化硅、氮化鎵為代 表的第三代半導體材料逐漸進入產業化加速放量階段。相較于前兩代材料，碳化硅 具有耐高壓、耐高溫、低損耗等優越性能，廣泛應用于制作高溫、高頻、大功率和 抗輻射電子器件。
碳化硅器件應用場景廣闊。因其高熱導性、高擊穿電場強度及高電流密度，基 于碳化硅材料的半導體器件可應用于汽車、充電設備、便攜式電源、通信設備、機 械臂、飛行器等多個工業領域。其應用的范圍也在不斷地普及和深化，是一種應用 前景非常廣泛、非常具有價值的材料。
1.2 碳化硅的優勢分析
第三代半導體材料禁帶寬度遠大于前兩代。第一代和第二代半導體都是窄帶隙 半導體，而從第三代半導體開始，寬禁帶(帶隙大于 2.2eV)半導體材料開始被大 量應用。碳化硅作為第三代半導體的典型代表，具有 200 多種空間結構，不同的結 構對應著不同的帶隙值，一般在 2.4eV-3.35eV 之間。碳化硅材料除寬禁帶之外，還 具有高擊穿場強、高飽和漂移速度及高穩定性、最大功率等優點。
1.2.1 寬禁帶:提高材料穩定性和擊穿電場強度
禁帶寬度決定材料特性，寬禁帶提高更好性能。
展開 功率半導體組件的主流爭霸戰 —— 硅、碳化硅、氮化鎵的三角習題
（source: Yole Developpemen）
知名業者如氮化鎵（Gan）功率IC龍頭納微半導體（Navitas）、美商Transphorm積極與半導體代工廠結盟，搶占市場，至于碳化硅（SiC）以IDM為主，重量級業者包含英飛凌（Infineon）、意法半導體（STMicroelectronics）、羅姆半導體（Rohm）等，其中，意法半導體同時跨足碳化硅（SiC）、氮化鎵（Gan）領域；英飛凌、安森美半導體（onsemi）則擁有Si、SiC、GaN三種功率技術。
8寸碳化硅晶圓成為兵家必爭之地
看好第三代半導體未來發展，各大廠布局動作頻頻，如英飛凌今年2月宣布，投資20億歐元提升第三代半導體的制造能力；安森美半導體宣布，2024年起碳化硅年銷售額將達10億美元，同時計劃2025年前將碳化硅前道工藝?能擴大到目前的10倍以上，據傳安森美與特斯拉已達成碳化硅（SiC）長期協議。
氮化鎵功率半導體全球領導者GaN Systems指出，全氮化鎵車輛有助改善全球暖化問題，提早達成凈零碳排目標。電動車的逆變器可將電池中的直流電轉換為交流電，使用GaN晶體管可獲得更高的能源效率，行駛里程延長5%以上。有鑒于GaN Systems產品應用在消費電子、電動汽車、數據中心和工業電源等領域日益廣泛，今年2月GaN Systems宣布，擴大3倍營運團隊規模。
圖4 : 全氮化鎵車輛實現凈零碳排（Net Zero）目標。（Source：GaN Systems）
市場預估，未來8吋晶圓及基板可能成為兵家必爭之地。除了沃孚半導體、羅姆半導體、Ⅱ-Ⅵ已推出8吋碳化硅基板，英飛凌、意法半導體、安森美等大廠也積極布局8吋碳化硅晶圓產線。
圖5 : 未來8吋晶圓及基板可能成為兵家必爭之地。
展開 
碳化硅MOS管在三相逆變器上的應用-REASUNOS瑞森半導體
wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" alt="圖片"></p><p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(217, 33, 66);">DC-DC/step up部分</strong>是用<span style="color: rgb(217, 33, 66);">推挽架構</span>可推薦使用<span style="color: rgb(0, 0, 0);">瑞森半導體</span><strong style="color: rgb(217, 33, 66);">SGT系列的低壓MOS</strong>，選型如下：</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/sz_mmbiz_jpg/qqVoyF7rkJ4yWMMnQcl2Tib4paG75W94Ig33sXsP0MNwibaw0sNQ3qBrrnh1R6PO28TtfCE8B2QTVUQpaofEtr3Q/640?
展開 碳化硅MOS/超高壓MOS在電焊機上的應用-REASUNOS瑞森半導體
家用焊機和工業焊機MOS管選型
二、典型應用拓撲圖
單相逆變線電路
單相逆變線電路
三相逆變線電路
三相逆變線電路
三、典型應用及選型推薦
單相逆變線電路
在220V 輸入前提下，采用單相逆變電路，推薦使用瑞森半導體高壓MOS系列：
新型的橫向變摻雜技術；
專有的功率MOS結構；
高溫特性優良。
單相逆變線路的電焊機推薦高壓MOS系列
三相逆變線電路
輸入電壓由單相220V AC變成三相380V AC后，原用500V系列已經無法滿足要求，推薦使用瑞森半導體超高壓MOS系列：
損耗低，穩定性強；
較低的開關速度達到更好的EMI兼容性；
耐高壓、大電流、可完全實現進口替代。
三相逆變線路的電焊機推薦超高壓MOS
除了超高壓MOS，三相逆變電路還可推薦選用1200V以上的碳化硅MOS系列來做開關管。
軍工研究所實驗室及CNAS實驗室驗證；
成功量產650V、1200V 、 1700V(國內領先)；
具有競爭力的Ronsp，與1代產品相比，Ronsp減小20%，與2代產品相比更具競爭力。
三相逆變線路的電焊機推薦碳化硅MOS系列
展開 關注 | 極致小尺寸國內首創，基本半導體推出PD快充用碳化硅二極管！
表3：B1D04065E和B2D04065V浪涌電流能力IFSM對比
基本半導體首款基于SMBF封裝650V 4A的碳化硅肖特基二極管已經面世，650V系列將逐步推出2-6A規格產品。
基本半導體掌握國際領先的碳化硅核心技術，研發覆蓋碳化硅功率器件的材料制備、芯片設計、晶圓制造、封裝測試、驅動應用等全產業鏈，先后推出全電流電壓等級碳化硅肖特基二極管、通過工業級可靠性測試的1200V碳化硅MOSFET、車規級全碳化硅功率模塊等系列產品，性能達到國際先進水平。其中650V碳化硅肖特基二極管產品已通過AEC-Q101可靠性測試，其他同平臺產品也將逐步完成該項測試。
基本半導體碳化硅功率器件產品被廣泛應用于新能源、電動汽車、智能電網、軌道交通、工業控制、國防軍工及消費電子領域。
來源：基本半導體
展開 日本高鳥研發出新型碳化硅功率半導體方向的切割設備，可用于10吋晶圓
CINNO Research產業資訊，日本半導體材料加工設備廠商高鳥株式會社（Takatori，以下簡稱為“高鳥”）近日推出了一款用于切割功率半導體方向碳化硅（SiC）晶圓的新型切割設備。該設備不僅支持切割當下主流的直徑為6吋（約15厘米）的晶圓，還可用于切割10吋晶圓（約25厘米），可顯著提升半導體芯片的生產效率。
新型多線切割設備可切割直徑為10吋的晶圓
與硅基功率半導體相比，碳化硅材料功耗更低，預計在電動汽車（EV）等方向的需求有望進一步增長。晶圓尺寸越大，可以切割出的芯片數量就越多，因此晶圓廠家紛紛致力于向大尺寸晶圓“邁進”，如今已經從6吋向8吋（為6吋的1.8倍）過渡。
在碳化硅生產流程中，碳化硅襯底制備是最核心環節，技術壁壘高，難點主要在于晶體生長和切割。單晶生長后，將生長出的晶體切成片狀，由于碳化硅的莫氏硬度為9.2，僅次于金剛石，屬于高硬脆性材料，因此切割過程耗時久，易裂片。實現切割損耗小、并且切割出厚度均勻、翹曲度小的高質量SiC晶片是目前面臨的重要技術難點。
20 世紀 80 年代以前，高硬脆材料一般采用涂有金剛石微粉的內圓鋸進行切割。由于內圓鋸切割的切縫大、材料損耗多，且對高硬脆材料的切割尺寸有限制，從 20 世紀 90 年代中期開始，切縫窄、切割厚度均勻且翹曲度較低的線鋸切割方式逐步發展起來。線鋸切割以鋼線做刃具，主要分為游離磨料（砂漿線切割）和固結磨料切割（金剛石線鋸切割技術）兩類。
目前，碳化硅晶棒的切割技術有：金剛石線切割（固結磨料線鋸切割）、砂漿線切割（游離磨料線鋸切割）、激光切割。線鋸切割技術成熟，是主流切割技術。
高鳥家為砂漿線切割工藝，此次研發的多線切割設備（Multi Wire Saw）可以從直徑為10吋的硅棒（Ingot）上同時切割出多片晶圓。
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