碳化硅（SiC）：历经46亿年时光之旅的半导体材料

前言：碳化硅（SiC）在天然环境下非常罕见，最早发现于太阳系46亿年前的陨石中，所以它又被称为“经历46亿年时光之旅的半导体材料”。与传统硅器件相比，SiC器件在开关速度、击穿场强、禁带宽度、电子饱和速度、熔点以及热导率方面都有优势。

图一：碳化硅粉末

碳化硅简介及应用

碳化硅是由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料。与氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等因其禁带宽度大于2.2eV，被统称为宽禁带半导体材料，在国内也称为第三代半导体材料。

SiC半导体材料具有优异的性能，尤其是作为功率转换和控制的元器件。与传统硅器件相比，可以在低导通电阻、高速开关和耐高温高压条件下稳定工作，因此在电源、汽车、铁路、工业设备和家用消费电子设备中倍受欢迎。

图二：碳化硅（SiC）与硅（Si）性能比较

碳化硅应用领域——电动汽车

随着电动和混合动力汽车的发展，SiC也在此领域迅速崛起，涉及产业包括能源（PV、EV充电、智能电网）、汽车（OBC、逆变器）、基础设施（服务器）等。此外，电源储能、充电站也是目标市场。碳化硅功率器件为电动车与混动汽车提供广泛的车载应用解决方案，主要应用于车载充电器、降压转换器和主驱逆变器。

图三：碳化硅应用领域——电动汽车

碳化硅应用领域——光伏发电

SiC另一个应用是太阳能逆变器，它的尺寸仅有基于IGBT解决方案的一半。SiC更快的开关速度意味着制造商可以减少系统中无源元件的尺寸，大型电容器和变压器可以小型化，同时还可以减小散热器的尺寸，随着系统效率的提高，能量捕获实现最大化。

图四：碳化硅应用领域——光伏发电

中科科仪与碳化硅的不解之缘

作为国内领先的真空企业，中科科仪与碳化硅结下了不解之缘，助力国内产业设备制造商，推进SiC工艺升级，研发生产更高性能的SiC单晶与器件，致力于创造丰富美好的生活。

中科科仪聚焦碳化硅市场，提供包含行业专用分子泵、机械泵和插板阀在内的行业整体真空解决方案，产品已在国内重点企业广泛应用，同时，为满足不断升级的产品技术及工艺要求，中科科仪可根据应用需求提供定制化服务解决方案，为产业设备和行业发展保驾护航。

展望未来

当前，我国5G移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车和半导体照明等先导产业快速发展。上述产业都有赖于第三代半导体材料和器件的支撑。未来，以SiC为代表的第三代半导体将与第一代和第二代半导体技术互补发展，在节能减排、产业转型升级和催生新的经济增长点等方面发挥重要作用。

中科科仪将持续深耕碳化硅市场，助力产业设备制造商，服务新老客户，期待与您一起，推动半导体核心技术自主可控和关键设备国产化，让这位来自太阳系的“老朋友”在中华大地上持续发光发热。

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