新型电力电子器件—碳化硅39页PPT

碳化硅功率半导体1. 碳化硅的特性和优势碳化硅（Silicon Carbide，SiC）是一种新型的半导体材料，其具有许多传统硅（Silicon，Si）材料所不具备的特性和优势。

主要特性和优势如下：1.1 宽带隙能量碳化硅具有较高的带隙能量，约为3.26电子伏特（eV），相比之下，硅的带隙能量仅为1.12eV。

宽带隙能量使得碳化硅具有更高的击穿电压和更低的漏电流，从而提高了功率半导体器件的性能。

1.2 高电子流动度和低电子迁移率碳化硅的电子流动度是硅的10倍以上，这意味着碳化硅器件可以承受更高的电流密度，从而实现更高的功率输出。

此外，碳化硅具有较低的电子迁移率，可以减小电流密度增加时的电阻增加效应。

1.3 高热导率和低热膨胀系数碳化硅具有较高的热导率和较低的热膨胀系数，使得碳化硅器件在高温工作环境下具有较好的热稳定性。

这使得碳化硅功率半导体器件可以在高功率、高温条件下工作，而不容易出现热失效问题。

1.4 高耐压和高温工作能力碳化硅具有较高的击穿电压，可以承受更高的电压应力。

此外，碳化硅器件的工作温度范围更广，可达到300摄氏度以上，远高于硅器件的极限。

2. 碳化硅功率半导体器件碳化硅功率半导体器件是利用碳化硅材料制造的功率电子器件，主要包括碳化硅二极管、碳化硅MOSFET、碳化硅IGBT等。

这些器件在高功率、高频率和高温度环境下具有优异的性能，广泛应用于电力电子、新能源、汽车电子等领域。

2.1 碳化硅二极管碳化硅二极管是最早商业化生产的碳化硅器件，其主要特点是低导通压降、快速开关速度和高耐压能力。

碳化硅二极管可以替代传统硅二极管，提高功率转换效率，减小能量损耗。

2.2 碳化硅MOSFET碳化硅MOSFET是一种基于金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）结构的功率半导体器件。

碳化硅MOSFET具有低导通电阻、快速开关速度和高耐压能力的特点，可应用于高频率开关电源、电动汽车驱动系统等领域。

2.3 碳化硅IGBT碳化硅绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种结合了碳化硅和硅的功率半导体器件。

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什么是碳化硅
一种热稳定性高的半导体材料
常压下，不可能熔化SiC；在高温下（>2000 ℃ ），SiC升华分解为碳 和含硅的蒸气
一种高硬度、高耐磨性的晶体
碳化硅的莫氏硬度为9.2-9.3，仅次于金刚石 碳化硅的耐磨系数为9.15，仅次于金刚石
一种化学性质稳定的化合物
可与氧气反应形成氧化物，通常氧化温度在1200 ℃以上 在高温下（>900 ℃），能与Cl2等发生化合反应 能溶解于熔融的氧化剂中，如Na2O2
P+
N+
P-base
N+
P+
P-base
N- Drift Layer
N+
高温热氧生成SiO2 High Temperature Thermal-grown SiO2 高温N2O退火 High Temperature N2O Annealing
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其他工艺技术
表面处理技术 光刻技术 互连技术 隔离技术
SiC 外延 SiC 衬底
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刻蚀技术
干法刻蚀
SiC 外延 SiC 衬底
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掺杂技术
高温离子注入
Al SiC 外延 SiC 衬底
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钝化技术
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SiC 外延 SiC 衬底
表面钝化
金属化技术
肖特基
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SiC 外延 SiC 衬底 欧姆接触
氧化技术
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电力电子器件总揽
SiC电力电子器件
整流器件
开关器件
双极型二极管
肖特基二极管 （SBD、JBS）单极晶体管Fra bibliotek双极晶体管

废弃物资源化利用
对生产过程中的废弃物进行资源 化利用，降低对环境的影响。
THANKS
感谢观看
光学性质
总结词
碳化硅具有优异的光学性能，可用于制造光学器件和激光器等。
详细描述
碳化硅是一种宽带隙半导体材料，具有优异的光学性能，能够吸收紫外线和蓝光等短波长光，并可在 高温下保持稳定的光学性能。因此，碳化硅在光学器件、激光器和LED等领域有广泛应用。
03
Sic碳化硅的应用
磨料和磨具
碳化硅作为磨料和磨具有着广泛的应 用，由于其硬度高、耐磨性好，常用 于磨削、研磨和抛光各种硬质材料。
详细描述
碳化硅具有很高的熔点和化学稳定性，能够在高达2800°C的高温下保持稳定， 同时对酸、碱和盐等化学物质具有很好的抗腐蚀性。
电绝缘性
总结词
碳化硅是一种优秀的电绝缘材料 ，适用于电子和电力行业。
详细描述
碳化硅在常温下的电绝缘性能非 常好，其电阻率极高，因此被广 泛应用于电子和电力行业的绝缘 材料。
切削性能。
在切割工具领域，碳化硅可以用 于制造锯条、切割片、切割刀等 ，用于切割各种硬质材料，如石
材、玻璃、陶瓷等。
在刀具领域，碳化硅可以用于制 造铣刀、钻头、车刀等，用于切 削金属材料，提高加工效率和刀
具寿命。
耐火材料和坩埚
碳化硅具有优良的高温性能，可以作为耐火材料和坩埚材料用于高温炉和熔炼设备 中。
详细描述
Sic碳化硅是由碳元素和硅元素组成的化合物，其晶体结构中，每个碳原子与四个硅原子形成共价键，形成了一种 坚固的、类似于金刚石的晶体结构。由于其独特的晶体结构和化学键合状态，Sic碳化硅展现出许多优异的物理和 化学性质。
发现与历史
总结词

PECVD又可分为射频、微波以及电子回旋共振 (ECR)PECVD等三类。于威小组采用螺旋波等离子体 化学气相沉积技术在Si(100)衬底上制备了具有纳米 结构的碳化硅薄膜，在室温下观测到了峰值波长可 变的紫外发光。
最大有用面积达到40mm2，微导管密度已下降到小于0.1/cm2。 现今就SiC单晶生长来讲，美国处于领先地位，俄罗斯、日本 和欧盟(以瑞典和德国为首)的一些公司或科研机构也在生产SiC 晶片，并且已经实现商品化。
SiC作为第三代半导体材料的杰出代表，由于其特有的物理 化学特性成为制作高频、大功率、高温器件的理想材料。随着 SiC体材料的生长和外延技术的成熟，各种SiC器件将会相继出 现。目前，SiC器件的研究主要以分立器件为主，仍处于以开 发为主、生产为辅的阶段。
图3-1 3C-SiC立方闪锌矿结构
图3-2 2H-SiC六方纤锌矿结构
图 3-3 不同多型碳化硅在(1120)面上的堆叠序列
不同的SiC多型体在半导体特性方面表现出各自的特性。利用 SiC的这一特点可以制作SiC不同多型体间晶格完全匹配的异质 复合结构和超晶格，从而获得性能极佳的器件．其中6H-SiC结 构最为稳定，适用于制造光电子器件：p-SiC比6H-SiC活泼，其 电子迁移率最高，饱和电子漂移速度最快，击穿电场最强，较 适宜于制造高温、大功率、高频器件，及其它薄膜材料(如GaN （氮化镓）、金刚石等)的衬底和X射线的掩膜等。而且，β-SiC 薄膜能在同属立方晶系的Si衬底上生长，而Si衬底由于其面积 大、质量高、价格低，可与Si的平面工艺相兼容，所以后续 PECVD制备的SiC薄膜主要是β-SiC薄膜。
20世纪90年代初，Cree Research Inc用改进的Lely法生长6HSiC晶片并实现商品化，并于1994年制备出4H-SiC晶片。这一 突破性进展立即掀起了SiC晶体及相关技术研究的热潮。目前 实现商业化的SiC晶片只有4H-SiC和6H-SiC型，且均采用PVD技 术，以美国CreeResearch Inc为代表。采用此法已逐步提高SiC 晶体的质量和直径达7.5cm，目前晶圆直径已超过10cm，

碳化硅技术的挑战与未来展望碳化硅(SiC) 是一种由硅和碳组成的半导体材料，用于制造用于高压应用的功率器件，例如电动汽车(EV)、电源、电机控制电路和逆变器。

与传统的硅基功率器件（例如 IGBT 和 MOSFET）相比，碳化硅具有多项优势，这些器件凭借其成本效益和制造工艺的简单性长期以来一直主导着市场。

在电力电子应用中，固态器件需要能够在高开关频率下运行，同时提供低导通电阻、低开关损耗和出色的热管理。

在电子领域，设计人员面临着几个艰巨的挑战，目的是最大限度地提高效率、减小尺寸、提高设备的可靠性和耐用性以及降低成本。

与传统的硅基技术相比，宽带隙(WBG) 材料（如SiC）的使用可实现更高的开关速度和更高的击穿电压，从而实现更小、更快、更可靠和更高效的功率器件。

在图1 中，比较了硅和SiC 的一些主要电气特性。

图1：SiC 和Si 的一些相关特性的比较（来源：IEEE）关于制造工艺，迄今为止最困难的挑战之一是从100 毫米（4 英寸）晶圆过渡到150 毫米（6 英寸）晶圆。

虽然晶圆尺寸的增加提供了显着降低组件单位成本的优势，但另一方面，它对消除缺陷和提高所交付半导体的可靠性提出了严峻的挑战。

市场带来的挑战主要涉及对适合满足车辆电气化和电池充电系统不断增长的需求的电源解决方案的需求。

汽车行业无疑是SiC 生产商的主要努力集中的行业之一。

制造下一代电动汽车需要一种能够满足高效率和可靠性、消除缺陷和降低成本等严格要求的技术。

制造挑战尽管SiC 的特性已经为人所知一段时间，但第一个SiC 功率器件的生产相对较新，从2000 年代初通过部署100 毫米晶圆开始。

几年前，大多数制造商完成了向150 毫米晶圆的过渡，而200 毫米（8 英寸）晶圆的大规模生产将在未来几年内投入运营。

SiC 晶圆从4 英寸到6 英寸的过渡并非没有问题，这与保持相同质量和相同产量的难度有关。

碳化硅生产的主要挑战涉及材料的特性。

由于其硬度（几乎类似于金刚石），碳化硅需要更高的温度、更多的能量和更多的时间来进行晶体生长和加工。

市场认知度提升
2
产成本相对较高。
需要加强行业宣传和市场教育，提高
碳化硅的知名度和应用广度。
3
技术创新和升级
持续研发新的制备方法和材料改性技 术，提高碳化硅材料的性能。
结论和总结
SiC碳化硅作为一种重要的新兴材料，具有广泛的应用前景。在克服挑战和持续发展的同时，碳化硅将 在多个领域发挥重要作用。
通过烧结、热压或立体堆积工艺将碳化硅粉末制备成材料。
SiC碳化硅的市场前景
能源领域
应用于新能源设备和高效电力转化系统，具有广阔的市场前景。
汽车领域
随着电动汽车市场的发展，对碳化硅的需求将显著增加。
工业应用
在高温、高频、高功率领域应用广泛，市场潜力巨大。
SiC碳化硅的挑战与发展趋势
1
材料制备难度
碳化硅的制备技术和设备要求高，生
汽车工业
用于制造电动车辆的电池管 理系统和充电设备，提高动 力电加热元 件等，提高加热效果和工作 寿命。
SiC碳化硅的制备方法
1
碳化硅晶体生长
通过物理气相沉积或溶液溶胶法实现碳化硅晶体的制备。
2
碳化硅粉末制备
通过高温反应或石墨化学气相沉积法制备碳化硅粉末。
3
碳化硅材料成型
《SiC碳化硅》PPT课件
这份《SiC碳化硅》PPT课件演示文稿将详细介绍碳化硅的特性、应用、制备 方法以及市场前景等方面的知识，帮助您更好地了解这一领域的发展。
简介
碳化硅是一种新型功能性材料，具有优异的热传导性、高温稳定性以及良好 的耐腐蚀性，被广泛应用于高温工况和特殊环境中。
SiC碳化硅的特性
1 高温稳定性
2 高硬度
具备出色的耐高温性能，适用于高温工况 下的应用。

电力电子中的碳化硅SiCSiC in Power ElectronicsVolker Demuth, Head of Product Management Component, SEMIKRON Germany据预测，采用SiC的功率模块将进入诸如可再生能源、UPS电源、驱动器和汽车等应用。

风电和牵引应用可能会随之而来。

到2021年，SiC功率器件市场总额预计将上升到10亿美元 [1]。

在某些市场，如太阳能，SiC器件已投入运行，尽管事实上这些模块的价格仍然比常规硅器件高。

是什么使这种材料具有足够的吸引力，即使价格更高也心甘情愿地被接受？首先，作为宽禁带材料，SiC提供了功率半导体器件的新设计方法。

传统功率硅技术中，I GBT开关被用于高于600V的电压，并且硅PIN-续流二极管是最先进的。

硅功率器件的设计与软开关特性造成相当大的功率损耗。

有了SiC的宽禁带，可设计阻断电压高达15kV的高压MOSFET，同时动态损耗非常小。

有了SiC，传统的软关断硅二极管可由肖特基二极管取代，并带来非常低的开关损耗。

作为一个额外的优势，SiC具有比硅高3倍的热传导率。

连同低功率损耗，SiC是提高功率模块中功率密度的一种理想材料。

目前可用的设计是SiC混合模块〔IGBT和SiC肖特基二极管〕和全SiC模块。

SiC混合模块SiC混合模块中，传统IGBT与SiC肖特基二极管一起开关。

虽然SiC器件的主要优势是与低动态损耗相关，但首先讨论SiC肖特基二极管的静态损耗。

通常情况下，SiC器件的静态损耗似乎比传统的硅器件更高。

图1.a显示了传统软开关600V赛米控CAL HD续流二极管的正向压降V f，为低开关损耗而优化的快速硅二极管和SiC肖特基二极管，所有的额定电流为10 A。

图1.a中：25℃和150℃下不同续流二极管的正向电流与正向压降。

对比了10A的SiC肖特基二极管，传统的软开关硅二极管〔CAL HD〕和快速硅二极管〔硅快速〕。

碳化硅材料的优点•高电子饱和速度 （2x Si ）•高击穿电压 （10x Si ）•Wide band gap （3x Si ）•大禁带宽度 （3x Si ）•高熔点 （2x Si ）✓导通电阻低 ✓高频特性好 ✓耐高压 ✓高温特性好•可以超高速开关，大大提高产品效率，减小散热设备面积•可以实现设备小型化 （如电动汽车充电器）•可在高压下稳定工作 （高速列车，电力等）•可在高温环境下稳定使用 （电动汽车等）材料器件 应用碳化硅器件的耐温特性GPT SIC DIODES VS SILICON FRD（ 600V10A ）Company ACompany AＧＰＴSiC SBD主要产品政府项目:SiC BJT: 1200V10ASiC MOS: 1200V40m Ω/80mΩ碳化硅 BJT/MOS650V200A/1200V450A碳化硅混合模块650V: 3A/4A/5A/6A/8A/10A/20A/30A/50A/80A/100A1200V: 2A/5A/10A/20A/40A/50A1700V: 10A/30A3300V: 0.6A/1A/2A/3A/5A/50A碳化硅肖特基二极管产品认证ISO 9001 认证可靠性试验报告Rohs 认证CE 认证应用市场PFCEV Car/Train TractionUPSSolar Inverter• 耐高温•使用碳化硅器件使得光伏逆变器输出功率从10kW 提升至40kW ，但是碳化硅器件的高温特性不需要更大体积的散热片系统，从而避免额外增加系统体积和重量。

• 高开关效率更高工作频率下使用碳化硅开关器件大大减小每千瓦输出功率所要求的的电容体积。

• 低传导损耗•碳化硅器件可加倍电流输送。

同样芯片面积的碳化硅器件即可承担硅器件输出功率的4倍以上。

1200V 20A 碳化硅二极管反向恢复时间特性-100-50501001.00E-061.50E-062.00E-062.50E-063.00E-06Time （us ）I （A ）泰科天润SiC SBD Si FRDGPT SiCCompany A SiCSi FRDReduction rate compared with SiFRDI RM (A)18.116.9 94.8 80.91% T rr (us)0.0480.047 0.53 90.94% Q rr (nC)0.510.47 16.5 96.91% E rec (mJ)0.440.44 8.17 94.61% E on (mJ)4.575.236.57 30.44% E off (mJ)10.2310.5110.270.39%E total (mJ)14.815.74 16.84 12.11%GPT Company A Si FRD碳化硅器件性能对比功率器件专用设备的外协工艺高温离子注入服务高温退火与碳膜建设服务离子种类（一价/二价/全种类）Al, N, P, Ar, and etc注入能量10KeV~400KeV 一价离子注入20KeV~800KeV 二价离子注入注入剂量5E11~1E16 倾斜度0°— 89°旋转度0°— 359°温度常温~500℃温度范围≤1850℃氛围气体Ar碳膜溅射膜厚可根据客户要求订制。

Johnson 优良指数(JFM)表示器件高功率、 高频率性能的基本限制
KFM 表示基于体管开关速度的优良指数 质量因子 1(QF1)表示电力电子器件中有源 器件面积和散热材料的优良指数 QF2则表示理想散热器下的优良指数 QF3 表示对散热器及其几何形态不加任何 假设状况下的优良指数 Baliga 优良指数 BHFM 表示器件高频应用 时的优良指数。
柔性交流输电系统
电力电子技术应用的发展，促成了近年来交流电网中的一个前沿领 域——柔性交流输电系统(FACTS)的诞生。FACTS 是指电力电子技术与现代 控制技术结合， 以实现对交流输电系统电压、相位角、品质、功率潮流 的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定 水平，降低输电损耗。
在电力系统中的应用
较之传统的电力系统控制设备而言，现代电力电子装置具 有一系列特点：变流、变频和调相能力；快速的响应性能(数 ms)；利用极小的功率控制极大功率；可实现高精度控制(对于 50~60 Hz 系统，器件触发相位可精确到 0.1°)；变流器体积小、 重量轻等。因此近年来电力电子技术在电能的发生、输送、分 配和使用都得到了广泛的应用，但是与其它应用领域相比，电 力系统要求电力电子装置具有更高的电压，更大的功率容量和 更高的可靠性。由于在电压、功率耐量方面的限制，上述这些 硅基大功率器件不得不采用器件串、并联技术和复杂的电路拓 扑来达到实际应用的要求，导致装置的故障率和成本大大增加， 制约了现代电力电子技术在现代电力系统中的应用。
碳化硅 MOSFET 器件
功率 MOSFET 具有理想的栅极绝缘特性、高速的开关 性能、低导通电阻和高稳定性，在硅基器件中，功率 MOSFET 获得巨大成功。同样，碳化硅 MOSFE 也是最受瞩 目的碳化硅功率开关器件，其最明显的优点是，驱动电路 非常简单及与现有的功率器件(硅功率 MOSFET 和 IGBT)驱 动电路的兼容性。碳化硅功率 MOSFET 面临的两个主要挑 战是栅氧层的长期可靠性问题和沟道电阻问题。随着碳化 硅 MOSFET 技术的进步，高性能的碳化硅 MOSFET 也被研 发出来，已有研究结果报道了具有较大的电压电流能力的 碳化硅 MOSFET器件。

内部结构
图形符号
❖ 三端三层器件，有两个PN结，分NPN型和PNP型。 ❖ 采用三重扩散台面型结构制成单管形式。结面积 大、电流分布均匀，易散热；但电流增益低。
NPN型晶体管的结构图和图形表示符号
一、双极型器件----GTO、GTR、SITH 1、电力晶体管GTR（巨型晶体管）
+b
一、双极型器件----GTO、GTR、SITH
3、静电感应晶闸管SITH
树脂
N+
阴极
门极
P+
P+
P+
P+ P+
N
N+
P+
N+
阳极
一、双极型器件----GTO、GTR、SITH 3、静电感应晶闸管SITH
A
A
A
G
G
K
K
K
一、双极型器件----GTO、GTR、SITH 3、静电感应晶闸管SITH
➢ 开关速度快，工作频率高 ➢ 正向压降低 ➢ di/dt耐量高 ➢ 工作结温高
总结
1、晶闸管的派生器件 快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管
2、新型电力电子器件 GTR、GTO、SIT、IGBT、MOSFET、SITH、MCT、IGCT
作业： 1-10 1-11 1-13
三、复合型器件----IGBT、MCT、IGCT 1、绝缘栅双极型晶体管IGBT
IC
IC
饱 和 区
0
UGE(th)
UGE
URM 反向阻断区 0
有源区
UGE增加
正向阻断区
UGE(th) UFM UCE
三、复合型器件----IGBT、MCT、IGCT 1、绝缘栅双极型晶体管IGBT

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
新型电力电子器件—碳化硅
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·。— —爱献 生

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作为一种新型的宽禁带半导体材料，碳化硅因其出色的物理及电 特性，正越来越受到产业界的广泛关注。碳化硅电力电子器件的重要 系统优势在于具有高压(达数万伏)高温(大于 500 ℃ )特性，突破了硅 基功率半导体器件电压(数 kV)和温度(小于 150 ℃ )限制所导致的严重 系统局限性。随着碳化硅材料技术的进步，各种碳化硅功率器件被研 发出来，由于受成本、产量以及可靠性的影响，碳化硅功率器件率先 在低压领域实现了产业化，目前的商业产品电压等级在 600~1 700 V。 随着技术的进步，高压碳化硅器件已经问世，并持续在替代传统硅器 件的道路上取得进步。随着高压碳化硅功率器件的发展，已经研发出 了 19.5 kV 的碳化硅二极管， 3.1 kV和 4.5 kV 的门极可关断晶闸管 (GTO)，10 kV 的碳化硅 MOSFET和 13~15 kV碳化硅IGBT 等。它们的研 发成功以及未来可能的产业化，将在电力系统中的高压领域开辟全新 的应用，对电力系统的变革产生深远的影响。
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Johnson 优良指数(JFM)表示器件高功率、
高频率性能的基本限制
KFM 表示基于体管开关速度的优良指数
质量因子 1(QF1)表示电力电子器件中有源
器件面积和散热材料的优良指数
QF2则表示理想散热器下的优良指数
QF3 表示对散热器及其几何形态不加任何
假设状况下的优良指数
Baliga 优良指数 BHFM 表示器件高频应用
固态变压器是一种以电力电子技术为核心的变电装置，它通过电 力电子变流器和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递及 控制，以取代电力系统中的传统的工频变压器。与传统电力变压器相 比，具有体积小、重量轻等优点，同时具有传统变压器所不具备的诸 多优点，包括供电质量高、功率因数高、自动限流、具备无功补偿能 力、频率变换、输出相数变换以及便于自动监控等优点。

碳化硅在大功率电力电子器件中的应用摘要：功率半导体器件是电力电子技术的关键元件。

与传统的硅功率器件相比，碳化硅功率器件能够承受更高的电压，具有更低的寄生参数（寄生电容、电阻和电感），更小的器件尺寸和更短的响应时间。

开关速度的提高不但可以降低系统功率损耗，而且能够允许使用更小的变压器和电容器，大大减小了系统的整体尺寸和质量。

而且，碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计，允许使用更小的散热片及风扇，降低散热器体积及功率损耗。

因此，碳化硅器件有望从本质上提高电力电子功率转换设备的效率和功率密度。

本文对碳化硅材料特性做简单的介绍，进而深刻了解碳化硅器件的物理和电气特性，并对碳化硅在电力电子主要功率器件器件二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT的电气特性和初步应用等问题进行探讨。

关键词：电力电子器件，碳化硅，二极管，MOSFET，GTO，IGBT，IGCT0引言碳化硅(SiC)的优异特性随绿色经济的兴起而兴起。

在提高电力利用效率中起关键作用的是电力电子功率器件。

如今降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。

同时，借助于微电子技术的发展，以硅器件为基础电力电子功率器件MOSFET及IGBT等的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近其由材料特性决定理论极限，依靠硅器件继续完善提高和电力电子电子装置与系统性能的潜力已十分有限。

在这种情况下，碳化硅器件受到人们青睐。

碳化硅器件耐高温(工作温度和环境温度)、抗辐射、具有较高的击穿电压和工作频率，适于在恶劣条件下工作。

与传统的硅器件相比，日前已实用的SiC器件可将功耗降低一半，由此将大大减少设备的发热量，从而可大幅度降低电力功率变换器的体积和重量。

但由于其制备工艺难度大，器件成品率低，因而价格较高，影响了其普通应用。

近几年来，实用化和商品化的碳化硅肖特基势垒功率二极管，以其优良特性证实了半导体碳化硅在改善电力电子器件特性方面巨大的潜在优势。

最近，Cree公司报道了耐压近2000V、电流大于100A、工作温度高于200℃的晶闸管[1]。