碳化硅管,碳化硅器件,碳化硅半導體-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-09-22
碳化硅是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時，在實驗室偶然發現的一種碳化物；碳化硅，是一種無機物，化學式為SiC，是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑（生產綠色碳化硅時需要加食鹽）等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。
碳化硅由于化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途例如:以特殊工藝把碳化硅粉未涂布于水輪機葉輪或汽缸體的內壁,可提高其耐磨性而延長使用壽命1~2倍。
碳化硅管是一種特殊的管道材料，廣泛應用于多個領域。碳化硅管具有強度高、硬度高、耐磨性好、耐高溫、耐腐蝕、抗熱抗震性好、導熱系數大以及抗氧化性好等優越性能。長度標準可根據實際需求定做。
碳化硅管的一個主要用途是作為高溫管道。由于碳化硅管的材料本身就具有耐高溫的特性，因此它可以被用于熔融金屬、熔融鹽以及高溫氣體的輸送。這使得碳化硅管成為鋁生產、玻璃制造和太陽能光電行業的理想選擇。
碳化硅管還有用于化工領域。由于碳化硅管化學性質穩定，不會受到酸、堿等化學物質的腐蝕，因此它可以應用于化工設備和管道中。這使得碳化硅管成為化工行業的重要工業管道材料之一”。
另外，碳化硅管的高硬度、高抗腐蝕和耐磨損等特性，促使其成為機械工業中材料選項之一。它可以用于礦石輸送管道、高速運動零件以及其他需要耐磨損的場合。
在半導體器件中，碳化硅材料具有低熱導率、高擊穿電場、高電子飽和漂移速度和高電子遷移率等優異特性，因此碳化硅半導體器件是目前綜合性能最好的半導體器件之一。
低導通電阻：在同樣功率下的碳化硅場效應晶體管比同等尺寸的硅器件小約一半；
低噪聲：由于碳化硅場效應晶體管的高頻噪聲比傳統硅低2個數量級，因此能夠滿足未來更高分辨率和更小尺寸對超高分辨率和更高頻率要求。
超高耐壓能力：在相同條件下，碳化硅晶體管可承受更高的電壓波動范圍；
高效散熱設計原則：當工作在高溫或高頻時，碳化硅場效應器件散熱能力最強。
第三代半導體為寬禁帶材料：主要為碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AIN）、金剛石（C）、氧化鋅（ZnO）等，是新能源、光伏、電力電子方面的主要材料，主要應用于高溫、高頻、抗輻射、大功率器件；同時應用于藍、綠、紫發光二極管、半導體激光器等。近些年，世界各國均在陸續布局、產業化進程加速崛起。
碳化硅（SiC）作為第三代半導體材料的核心，主要用于功率+射頻器件，適用于600V以上的高壓場景，包括光伏、新能源汽車、充電樁、風電、軌道交通等等電力電子領域。
SiC功率器件具有更高的開關速度和更寬的輸出頻率。SiC功率芯片主要由 MOSFET和 PN結組成。
碳化硅（SiC）是制作高溫高頻、大功率高壓器件的理想材料之一。主要由硅元素和碳元素組合而成的一種化合物半導體材料。同第一代半導體材料硅（Si）相比，其禁帶寬度是硅（Si）的3倍；擊穿電壓為其8-10倍；導熱率是其4-5倍；電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。在耐高壓、耐高頻、耐高溫方面，具有獨特優勢。
耐高壓特征：阻抗更低，禁帶寬度更寬，能承受更大的電流和電壓，帶來更小尺寸的產品設計和更好效率；
耐高頻特征：不存在電流拖尾現象，能夠提高元件的開關速度，是硅（Si）開關速度的3-10倍，從而適用于更高頻率和更快的開關速度；
耐高溫特征：碳化硅（SiC）擁有非常高的導熱率，相較硅（Si）來講，能在更高的溫度下工作。
隨著國家新能源政策導向下對光伏發電的大力支持以及碳化硅的優勢日益明顯，碳化硅半導體器件受到了越來越多科技工作者和企業人士的關注。
碳化硅（SiC）產業鏈主要包括了上游襯底、外延環節；中游的器件和模塊制造環節；下游的應用環節。
1、襯底：價值量最高，約為46%，是最為核心的環節。由碳化硅（SiC）粉經過長晶、加工、切割、研磨、拋光、清洗環節最終形成襯底。其中碳化硅（SiC）晶體的生長為核心工藝，核心難點在提升良品率。類型可分為導電型、半絕緣型襯底，分別用于功率和射頻器件領域。
2、外延：價值量占比約23%。在襯底上面再覆蓋一層薄膜以滿足器件生產條件。其中導電型碳化硅（SiC）襯底用于碳化硅（SiC）外延，生產功率器件用于電動汽車和新能源領域。半絕緣型碳化硅（SiC）襯底用于氮化鎵外延，生產射頻器件用于5G通信等領域。
3、器件制造：價值量占比約20%（包括了設計、制造、封裝環節）。產品包括了碳化硅（SiC）二極管、碳化硅（SiC）MOSFET、全碳化硅（SiC）模塊、碳化硅（SiC）混合模塊。
4、應用：導電型碳化硅器件主要用于電動汽車、光伏、軌道交通、充電樁等；半絕緣碳化硅器件主要5G通信、數據傳輸、航空航天、國防軍工等等。
SiC MOSFET具有高溫、高頻、高效等優異特性，在高頻功率器件，高壓大電流場合等應用中具有很大優勢。
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