SIC 碳化硅认识

1：什么是碳化硅

碳化硅（SiC）又叫金刚砂，它是用石英砂、石油焦、木屑、食盐等原料通过电阻炉高温冶炼而成，其实碳化硅很久以前就被发现了，它的特点是：化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，硬度大（莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石（10级））、导热性能优良、高温抗氧化能力强等。由于天然含量甚少，碳化硅主要多为人造。


第三代半导体指的是SiC、GaN、ZnO、金刚石（C）、AlN等具有宽禁带（Eg＞2.3eV）特性的新兴半导体材料。碳化硅是目前发展最成熟的第三代半导体材料。

2： 碳化硅晶体结构

碳化硅（SiC）由碳（C）原子和硅（Si）原子组成，密度是3.2g/cm3，天然碳化硅非常罕见，主要通过人工合成。其晶体结构具有同质多型体的特点，在半导体领域最常见的是具有立方闪锌矿结构的3C-SiC和六方纤锌矿结构的4H-SiC和6H-SiC

3：碳化硅半导体的优势

4：碳化硅半导体生产链

碳化硅晶片作为半导体衬底材料，经过外延生长、器件制造等环节，可制成碳化硅基功率器件和微波射频器件。产业化主要以德国英飞凌、美国Cree公司、GE、ST意法半导体体和日本罗姆公司、公司等为代表。

5：碳化硅半导体的优势

核心用于功率+射频器件，适用于600V以上高压场景，包括光伏、风电、轨道交通、新能源汽车、充电桩等电力电子领域。

A：电源/大型服务器：用于电源及功率因数校正器内部，减积减重、提高效率、降低损耗。

B：光伏：用于光伏逆变器中，光伏发电产生的电流为直流电，需要通过逆变器转换为交流电以实现并网。采用SiC功率器件可以减积减重；提高逆变转化效率2%左右，综合转换效率达到98%；降低损耗，提高光伏发电站经济效益；SiC材料特性，降低故障率。

C：风电：用于风电整流器、逆变器、变压器，风力发电产生的交流电易受风力影响使得电压、电流不稳定，先要经过整流为直流电后再逆变成交流电实现并网，提高效率、降低损耗，同时成本和质量分别减少50%和25%。

D：军工领域：各种车载、机载、船载、弹载等电源装置，减积减重、提高效率、降低损耗。

审核编辑 黄宇