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  • 频率特性参数主要有以下几。  (1)共基极截止频率fα  共基极截止频率又叫α截止频率。在共基极电路中,电流放大系数α值.在工作频率较低时基本上为一常数。  (2)共发射极截止频率fβ  fα和fβ有下列关系:...
  • 一、为什么E-MOSFET的阈值电压随着半导体衬底掺杂浓度的提高而增大?...阈值电压VT包含有三个部分的电压(不考虑衬偏电压时):栅氧化层上的电压降Vox;半导体表面附近的电压降2ΨB:抵消MOS系统中各种电荷影响
  • 半导体

    2020-12-09 08:49:30
    半导体是指常温下导电性... 材料中载流子的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”(、五族元素)来控制。如果我们在纯硅中掺入(DOPing)少许的砷或磷(最外层有五电子
  • 半导体的PN结及其基本特性

    千次阅读 2019-04-19 11:18:11
    就像合金一样,本征半导体量少,成本高,说不定有些特性还没杂质半导体好。 半导体中,由于两相邻原子公用一对电子,形成共价键。由于无规则运动,偶尔有电子离开共价键,此时共价键空了电子的位置出来,成为...

    半导体

    不多说,首先半导体分为两种

    1. 本征半导体:完全纯净,结构完整。由单质组成,比如硅晶体,多为四价元素。
    2. 杂质半导体:掺入杂质的半导体。
      就像合金一样,本征半导体量少,成本高,说不定有些特性还没杂质半导体好。

    半导体中,由于两个相邻原子公用一对电子,形成共价键。由于无规则运动,偶尔有电子离开共价键,此时共价键空了个电子的位置出来,成为空穴,带正电荷。
    常用的半导体分为以下两种

    N型半导体

    本征半导体参入五价元素
    由于掺入了五价元素,自由电子就多了。于是自由电子浓度大于空穴浓度,整体带负电(Negative),称为N型半导体
    由于提供自由电子,称为施主杂质。

    P型半导体

    本征半导体参入三价元素,空穴浓度大于自由电子浓度,整体带正点(Positive),称为型为P型半导体
    由于提供空穴,称为受主杂质
    我们先来分析半导体半导特性的原因

    PN结

    我们将P型半导体和N型半导体合在一起,由于扩散作用,N区的电子和P区的空穴互相扩散,导致N区剩下带正电的离子,P区剩下带负电的离子。
    其实可以这样理解,会动的只有N区五价原子的外层电子,共价键没位子给他们,所以他们就扩散,跑到对面去了,于是N区就带正点;在P区,本来三价原子核与外层三价电子,正好缺一个形成共价键,然后对面跑来了一个电子,跑进共价键就不想走了,所以就变成负电了。
    在这里插入图片描述
    于是,这扩散的结果就是形成电场,电场方向由N指向P,称这个内电场为自建场。
    这个自建场和扩散方向恰好相反,于是在扩散的同时,一部分电子会因为自建场又回到N区。直到两者达到动态平衡。,这个区域就是PN结。
    PN结电流为0,是一个缺少载流子的高阻区,称为阻挡层或耗尽层。
    二极管的单向导电特性,就是由PN结外加电压不同而形成的,定义P端接正,N端接负为正向接法(和自建场方向相反)

    加正向电压

    P接正,N接负为正向接法(正向偏置)。由于正向电压和自建场方向相反,削弱自建场,对扩散的阻挡作用减弱,形成与扩散同方向的正向电流:电源正极->P区->N区->电源负极

    加反向电压

    N接正,P接负为反向接法(反向偏置)。与自建场方向相同,增强自建场,阻挡层变宽,难以扩散。仅有少部分载流子因为自建场,从N到P,形成微弱电流,即反向电流。在某一范围内,载流子数量有限,即使增大反向电压,反向电流也不会增加,称为反向饱和电流

    PN结伏安特性

    话不多说,先上图
    在这里插入图片描述

    反向击穿

    雪崩击穿

    反向电压过大的时候(达到反向击穿区),即使在共价键中的电子也顶不住了,离开共价键。途中撞击原子,打出更多电子、空穴对,产生更多载流子,从而加大反向电流。(核裂变?)

    齐纳击穿

    当PN接两边掺入高浓度杂质,阻挡层变小,即使较小反向电压,由于较弱的阻挡作用,也能形成较强电场,带出共价键中的电子,导致载流子增加,发生击穿。

    PN结电容效应

    由于外加的电压会影响到阻挡层宽度,可将阻挡层等效为储存电荷的电容,导致PN结存在电容效应

    势垒电容

    外加反向电压时,阻挡层随电压变化而变化,其电荷量随之变化,这与电容充电、放电类似
    其等效的电容称为势垒电容,非线性,与结面积、阻挡层宽度、半导介质常数、外加电压有关。

    扩散电容

    正向电压时,扩散作用加强。在阻挡层与P区、N区的交界处,载流子数量较多(扩散到交界处就停了不扩散了),远离交界处的地方数量少,形成浓度梯度。于是在N区与P区分别形成扩散电流。
    当电压加大时,浓度梯度增加,扩散电流增加;电压减小则相反。电压变化导致电流改变,从而导致电荷的积累与释放,与电容的充电、放电类似

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  • 内容提要 【了解】半导体的相关知识 【熟悉】二极管(即PN结)的单向导电性及主要参数 【了解】三极管的电流放大原理 【熟悉】三极管输出特性曲线的三个工作区及条件和特点、主要参数 【了解】MOS管的工作原理、相应...
  • 答:半导体主要三个特性:1)光敏特性;2)热敏特性;3)掺杂特性。 所谓光敏特性是指某些半导体受到强烈光线照射时,其导电性能大大增强;光线移开后,其导电性能大大减弱。所谓热敏特性是指外界环境温度升高时...
  • 半导体基本知识 & PN结的形成及特性

    千次阅读 2018-05-29 23:19:05
    半导体基本知识本征半导体1. 半导体的导电性根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。典型的半导体有硅(Si)和锗(Ge)以及砷化镓(GaAs)等。本征半导体是一种完...

    半导体基本知识

    本征半导体

    1. 半导体的导电性

    根据物体导电能力(电阻率)的不同,来划分导体、绝缘体和半导体。

    典型的半导体有硅(Si)和锗(Ge)以及砷化镓(GaAs)等。

    本征半导体是一种完全纯净、结构完整的半导体晶体

    在室温(300K)下,当被束缚的价电子获得足够的随机热振动能量而挣脱共价键束缚成为自由电子时(本征激发),半导体便具备了一定的导电能力。

    但与良导体相比,本征硅晶体内自由电子数量较少,因而其导电性能远不及导体。

    2. 空穴

    空穴就是价电子挣脱束缚成为自由电子后,共价键中留下的空位.

    因为空穴表示共价键中失去了一个带负电荷的电子,所以认为其带有与电子电荷等量的正电荷。

    空穴也可以移动,它实际上反映了受束缚的价电子的移动,只是移动方向与价电子移动方向相反。

    可以用空穴移动产生的电流来代表价电子移动产生的电流。

    空穴的出现是半导体区别于导体的一个重要特点。

    3. 载流子的产生与复合

    载流子——可以自由移动的带电粒子。

    自由电子和空穴都是载流子

    本征激发产生的自由电子和空穴总是成对出现的。

    自由电子与空穴相遇时,两者同时消失,称为自由电子与空穴的复合

    外部环境不变的情况下,载流子的产生与复合达到动态平衡。

    当温度升高时,将产生更多的自由电子和空穴,意味着载流子的浓度升高,晶体的导电能力也会增强。即本征半导体的电导率将随温度的升高而增加。

    杂质半导体

    在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质,可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。

    N型半导体——掺入五价杂质元素(如磷)的半导体。

    P型半导体——掺入三价杂质元素(如硼)的半导体。

    1. P型半导体

    因三价杂质原子在与硅原子形成共价键时,缺少一个价电子而在共价键中留下一个空穴

    在P型半导体中空穴是多数载流子,它主要由掺杂形成;自由电子是少数载流子, 由热激发形成

    空穴很容易俘获电子,使杂质原子成为负离子。三价杂质因而也称为受主杂质

    2. N型半导体

    因五价杂质原子中只有四个价电子能与周围四个半导体原子中的价电子形成共价键,而多余的一个价电子因无共价键束缚而很容易形成自由电子

    在N型半导体中自由电子是多数载流子,它主要由杂质原子提供;空穴是少数载流子, 由热激发形成。

    提供自由电子的五价杂质原子因带正电荷而成为正离子,因此五价杂质原子也称为施主杂质

    掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响,以下是一组典型数据:

    以上三个浓度基本上依次相差10^6/cm3

    '半导体基本知识'  小结:

    ●  在本征(纯净)半导体中掺入杂质,一方面可以显著提高半导体的导电能,另一方面可以减小温度对半导体导电性能的影响。此时,半导体的导电能力主要取决于掺杂浓度。在纯净的半导体中掺入受主杂质,可制成 P 型半导体;而

    掺入施主杂质,可制成 N 型半导体。空穴导电是半导体不同于金属导体的重要

    特点。注意,这里是用空穴移动产生的电流来代表价电子移动产生的电流。

    PN结的形成及特性

    PN结的形成

    1. 载流子的漂移与扩散

    漂移运动:在电场作用下引起的载流子运动

    扩散运动:由载流子浓度差引起的载流子运动

    2. PN结的形成

    空间电荷区也称为耗尽层、势垒区

    在一块本征半导体两侧通过扩散不同的杂质,分别形成N型半导体和P型半导体。此时将在N型半导体和P型半导体的结合面上形成如下物理过程:

    最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡

    PN结的单向导电性

    1. 外加正向电压

    当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位,称为加正向电压,简称正偏;反之称为加反向电压,简称反偏。

    外加正向电压

    削弱了内电场的作用,PN结电阻减小

    有利于多数载流子的扩散运动

    回路中产生由多数载流子形成的扩散电流,称为正向电流

    2. 外加反向电压

    高电阻、很小的反向漂移电流

    外加反向电压

    增强了内电场的作用,PN结电阻增大

    阻止多子扩散,有利于少子漂移

    回路中产生由少数载流子形成的漂移电流,称为反向电流

    在一定的温度条件下,由本征激发决定的少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无关,这个电流也称为反向饱和电流。

    PN结加正向电压时,呈现低电阻,具有较大的正向扩散电流。

    PN结加反向电压时,呈现高电阻,具有很小的反向漂移电流。

    由此可以得出结论:PN结具有单向导电性。

    3. PN结的I−V特性

    PN结的反向击穿和电容效应

    1. PN结的反向击穿

    当PN结的反向电压增加到一定数值时,反向电流突然快速增加,此现象称为PN

    结的反向击穿

    电击穿——可逆

    热击穿——不可逆

    雪崩击穿

    反向电压增大到一定程度

    电场足够强

    漂移运动的少子获得足够的动能

    撞击出更多的自由电子-空穴对

    新的自由电子-空穴对继续撞击出更多的自由电子-空穴对

    载流子的倍增效应

    齐纳击穿

    反向电压增大到一定程度

    电场足够强

    破坏共价键的束缚,分离出电子,产生大量的自由电子-空穴对

    形成较大的反向电流

    2. PN结的电容效应

    扩散电容

    外加电压变化

    扩散到对方区域在靠近PN结附近累积的载流子浓度发生变化

    等效于电容充放电

    势垒电容

    外加电压变化

    离子层厚薄变化 

    等效于电容充放电

    ‘PN结的形成及特性’  小结:

    ●  PN 结是构成半导体二极管和其他半导体器件的基础,它是由 P 型半导体和 N 型半导体,在不同载流子浓度差异作用下,在交界面处形成的特殊区域。

    ●  当 PN 结外加正向电压(正向偏置)时,耗尽区变窄,有较大电流流过;而当外加反向电压(反向偏置)时,耗尽区变宽,没有电流流过或电流极小,这

    就是半导体二极管的单向导电性,也是二极管最重要的特性。PN 结还有两个重

    要特性:反向击穿特性和电容效应。

    NUM461

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    展开全文
  • SIC MOSFET的特性 1、导通电阻随温度变化率较小,高温情况下导通阻抗很低,能在恶劣的环境下很好的工作。 2、随着门极电压的升高,导通电阻越小,表现更接近于压控电阻。 3、开通需要门极电荷较小,总体驱动功率较低...

    SIC MOSFET的特性

    1、导通电阻随温度变化率较小,高温情况下导通阻抗很低,能在恶劣的环境下很好的工作。
    2、随着门极电压的升高,导通电阻越小,表现更接近于压控电阻。
    3、开通需要门极电荷较小,总体驱动功率较低,其体二极管Vf较高,但反向恢复性很好,可以降低开通损耗。
    4、具有更小的结电容,关断速度较快,关断损耗更小。
    5、开关损耗小,可以进行高频开关动作,使得滤波器等无源器件小型化,提高功率密度。
    6、开通电压高于高于SI器件,推荐使用Vgs为18V或者20V,虽然开启电压只有2.7V,但只有驱动电压达到18V~20V时才能完全开通。
    7、误触发耐性稍差,需要有源钳位电路或者施加负电压防止其误触发。

    SIC MOSFET对驱动的要求(新能源电动汽车公众号)
    1、触发脉冲有比较快的上升速度和下降速度,脉冲前沿和后沿要陡。
    2、驱动回路的阻抗不能太大,开通时快速对栅极电容充电,关断时栅极电容能够快速放电。
    3、驱动电路能够提供足够大的驱动电流
    4、驱动电路能够提供足够大的驱动电压,减小SIC MOSFET的导通损耗。
    5、驱动电路采用负压关断,防止误导通,增强其抗干扰能力。
    6、驱动电路整个驱动回路寄生电感要小,驱动电路尽量靠近功率管。
    7、驱动电路峰值电流Imax要更大,减小米勒平台的持续时间,提高开关速度

    SiC门极驱动有一些最低要求:(ST 工程师:Carolina SELVA)
    第一,在整个工作温度范围内,dV/dt瞬态耐量为±50 V/ns,这是因为SiC MOSFET是为快速开关和高频开关专门设计的;
    第二,最小差分电源电压摆幅为22-28 V(取决于是否施加负关断门极电压)。SiC MOSFET需要更高的正门极驱动电压(+20 V),取决于应用是否需要负关断门极电压;
    第三,在整个工作温度范围内驱动ST SiC 1200 V 100mΩ功率管,驱动电流(灌电流和拉电流)至少达到2A,这个要求可保证开关损耗最小化。

    SiC设计实例(ST 工程师:Carolina SELVA)
    STGAP1AS就是一个广泛使用的SiC门极驱动器。
    它的驱动能力为5A,驱动器输出部分有轨对轨输出,并可以使用负门极驱动电压。此外,灌电流和拉电流是独立的输出,这样配置提高了驱动灵活性,并有助于降低外部组件的物料清单成本。
    其内置米勒钳位保护功能可在半桥配置的功率电路开关时控制米勒电流。当SiC功率开关管是关断状态时,驱动器可以避免同一桥臂上的另一个开关管导通产生的CGD电容引起的感应导通现象。
    在关断状态时,驱动器使用CLAMP引脚监视开关管的门极电压。当门极电压降至VCLAMPth阈压以下时,驱动器激活CLAMP开关,创建一条低阻抗路径,防止不必要的开关导通。在整个工作温度范围内,dV/dt瞬态耐量为±50 V/ns。

    设计SiC应用时应该注意影响开关行为的一些主要因素:(ST 工程师:Carolina SELVA)

    首先,关断能耗(Eoff)取决于Rg和VGS-off(负偏置门极电压)。排出更多门极电流可以降低Eoff,有两种方法抽取门极电流,一个方法是降低门极电阻(Rg),另一个方法是在关断期间用负偏置门极电压。

    其次,导通能耗(Eon)与Rg电阻有关。降低门极电阻还可以改善导通性能;负偏置门极电压对独立SiC MOSFET的导通能耗没有影响,仅稍微延长了实际导通时间;负门极驱动偏置电压可以明显改善半桥衍生拓扑的导通性能,因为开关Eon受米勒效应的影响。

    第三,米勒效应影响Eon和Err(反向恢复能耗)。为了避免米勒效应影响Eon和Err这种现象,必须遵守以下任意一个规则:
    分开导通和关断路径,确保导通门极电阻和关断门极电阻的比率正确:始终保持在Rg-on> 1.5 * Rg-off;
    使用-6V至-4V的负关断电压来关断MOSFET。

    第四,门极驱动电流要求。拉灌电流驱动能力不足会让SiC MOSFET功率管的优异开关性能打折扣;SiC MOSFET的能效在任何应用中都明显高于硅基解决方案,尤其是在高频应用中更加显著。因此,以有助于实现尽可能低的导通和开关损耗的方式驱动SiC MOSFET至关重要。

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  • 前言:半导体原料共经历了三个发展阶段: 第一阶段是以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体原料; 第二阶段是以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等化合物为代表; 第三阶段是以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、...

                             第一、二、三代半导体的区别在哪里

     

         前言:半导体原料共经历了三个发展阶段:

    1. 第一阶段是以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体原料;
    2. 第二阶段是以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等化合物为代表;
    3. 第三阶段是以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硒化锌(ZnSe)等宽带半导体原料为主。

              

     

    一、半导体材料与器件发展史

           在材料领域的第一代,第二代, 第三代 并不具有“后一代优于前一代”的说法。国外一般会把氮化镓、碳化硅等材料叫做宽禁带半导体;把氮化镓、氮化铝、氮化铟和他们的混晶材料成为氮化物半导体、或者把氮化镓、砷化镓、磷化铟成为III-V族半导体。我国采用的第三代半导体材料的说法是与人类历史上的由半导体材料大规模应用带来的三次产业革命相对应。目前,第三代半导体正在高速发展,第一、二代半导体也仍在产业中大规模应用,发挥第三代半导体无法替代的作用。

           那么第三代半导体相较第一代、第二代有哪些进步?这三代半导体之间有什么技术区别?为何氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)在第三代半导体中备受追捧?

              

    二、第一代半导体材料

    • 兴起时间:二十世纪五十年代;
    • 代表材料:硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。
    • 历史意义:第一代半导体材料引发了集成电路(IC)为核心的微电子领域迅速发展。

           由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低,Si 在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。但第一代半导体具有技术成熟度较高且具有成本优势,仍广泛应用在电子信息领域及新能源、硅光伏产业中。

              

     

    三、第二代半导体材料

    • 兴起时间:20世纪九十年代以来,随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起,以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料开始崭露头角。
    • 代表材料:第二代半导体材料是化合物半导体;如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
    • 性能特点:以砷化镓为例,相比于第一代半导体,砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特性,因此广泛应用在主流的商用无线通信、光通讯以及国防军工用途上。
    • 历史意义:第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。因信息高速公路和互联网的兴起,还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和GPS导航等领域。如相比于第一代半导体,砷化镓(GaAs)能够应用在光电子领域,尤其在红外激光器和高亮度的红光二极管等方面。

           从21世纪开始,智能手机、新能源汽车、机器人等新兴的电子科技发展迅速,同时全球能源和环境危机突出,能源利用趋向低功耗和精细管理,传统的第一、二代半导体材料由于自身的性能限制已经无法满足科技的需求,这就呼唤需要出现新的材料来进行替代。

              

     

    三、第三代半导体材料

    • 起源时间:美国早在1993年就已经研制出第一支氮化镓的材料和器件,而我国最早的研究队伍——中国科学院半导体研究所在1995年也起步该方面的研究,并于2000年做出HEMT结构材料。
    • 代表材料:第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带(Eg》2.3eV)半导体材料。
    • 发展现状:在5G通信、新能源汽车、光伏逆变器等应用需求的明确牵引下,目前,应用领域的头部企业已开始使用第三代半导体技术,也进一步提振了行业信心和坚定对第三代半导体技术路线的投资。
    • 性能分析:与第一代和第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度(>2.2eV)、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,更适合于制作高温、高频、大功率及抗辐射器件,可广泛应用在高压、高频、高温以及高可靠性等领域,包括射频通信、雷达、卫星、电源管理、汽车电子、工业电力电子等。

               

              

           第三代半导体中,SiC 与 GaN 相比较,前者相对 GaN 发展更早一些,技术成熟度也更高一些;两者有一个很大的区别是热导率,这使得在高功率应用中,SiC占据统治地位;同时由于GaN具有更高的电子迁移率,因而能够比SiC 或Si 具有更高的开关速度,在高频率应用领域,GaN具备优势。

           从下表常用的“优值(Figure of Merit, FOM)”可以清晰地看出,SiC和GaN相较于前两代半导体材料在功能与特性上有了巨大的提升。

              

           GaN和SiC在材料性能上各有优劣,因此在应用领域上各有侧重和互补。如GaN的高频Baliga优值显著高于SiC,因此GaN的优势在高频小电力领域,集中在1000V以下,例如通信基站、毫米波等。SiC的Keye优值显著高于GaN,因此SiC的优势在高温和1200V以上的大电力领域,包括电力、高铁、电动车、工业电机等。在中低频、中低功率领域,GaN和SiC都可以应用,与传统Si基器件竞争。

     

     3.1.第三代半导体-氮化镓(GaN)

           GaN器件主要包括射频器件、电力电子功率器件、以及光电器件三类。GaN的商业化应用始于LED照明和激光器,其更多是基于GaN的直接带隙特性和光谱特性,相关产业已经发展的非常成熟。射频器件和功率器件是发挥GaN宽禁带半导体特性的主要应用领域.

           应用优势:体积小、高频高功率、低能耗速度快;5G通信将是GaN射频器件市场的主要增长驱动因素。

           5G基站会用到多发多收天线阵列方案,GaN射频器件对于整个天线系统的功耗和尺寸都有巨大的改进。在高功率,高频率射频应用中,获得更高的带宽、更快的传输速率,以及更低的系统功耗此外,GaN射频功率晶体管,可作为新的固态能量微波源,替代传统的2.45GHz磁控管,应用于从微波炉到高功率焊接机等消费电子和工业领域。

           2017年全球功率半导体市场规模为327亿美元,预计到2022年达到426亿美元。工业、汽车、无线通讯和消费电子是前四大终端市场。

     

     3.2.第三代半导体-碳化硅(SiC)

           SiC从上世纪70年代开始研发。2001年SiCSBD商用,2010年SiCMOSFET商用。SiCIGBT目前还在研发中。SiC能大大降低功率转换中的开关损耗,因此具有更好的能源转换效率,更容易实现模块的小型化,更耐高温。

           SiC功率器件的主要应用:智能电网、交通、新能源汽车、光伏、风电;新能源汽车是SiC功率器件市场的主要增长驱动因素。目前SiC器件在新能源车上应用主要是功率控制单元(PCU)、逆变器,DC-DC转换器、车载充电器等方面。

    2017年全球SiC功率半导体市场总额达3.99亿美元。预计到2023年,SiC功率半导体的市场总额将达16.44亿美元。

     

    四、小结

           第一、二代半导体技术长期共存:现阶段是第一、二、三代半导体材料均在广泛使用的阶段。为什么第二代的出现没有取代第一代呢?第三代半导体是否可以全面取代传统的半导体材料呢?

           那是因为Si和化合物半导体是两种互补的材料,化合物的某些性能优点弥补了Si晶体的缺点,而Si晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势,且两者在应用领域都有一定的局限性,因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容,取各自的优点,从而生产出符合更高要求的产品,如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、二代是一种长期共同的状态。

           第三代有望全面取代:第三代宽禁带半导体材料,可以被广泛应用在各个领域,消费电子、照明、新能源汽车、导弹、卫星等,且具备众多的优良性能可突破第一、二代半导体材料的发展瓶颈,故被市场看好的同时,随着技术的发展有望全面取代第一、二代半导体材料。

           新基建为国内半导体厂商提供巨大发展机遇:我国在第三半导体材料上的起步比较晚,且相对国外的技术水平较低。这是一次弯道超车的机会,但是我国需要面对的困难和挑战还是很多的。

           4月20日,国家发改委首次官宣“新基建”的范围,正式定调了5G基建、人工智能、工业互联网等七大领域的发展方向。“新基建”作为新兴产业,一端连接着不断升级的消费市场,另一端连接着飞速发展的科技创新。值得注意的是,无论是5G、新能源汽车还是工业互联网等,“新基建”各个产业的建设都与半导体技术的发展息息相关。例如:以氮化镓(GaN)为核心的射频半导体,支撑着5G基站及工业互联网系统的建设;

           以碳化硅(SiC)以及IGBT为核心的功率半导体,支撑着新能源汽车、充电桩、基站/数据中心电源、特高压以及轨道交通系统的建设;以AI芯片为核心的SOC芯片,支撑着数据中心、人工智能系统的建设。

           不难看出,氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为首的第三代半导体是支持“新基建”的核心材料。在“新基建”与国产替代的加持下,国内半导体厂商将迎来巨大的发展机遇。

     

     

     

     

     

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空空如也

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半导体三个重要特性