摘要:
SiC是第三代半導體材料,其具備極好的耐壓性、導熱性和耐熱性,是制造功率器件、大功率射頻器件的突破性材料。根據(jù)Wolfspeed預計,2022年全球碳化硅器件市場規(guī)模達43億美元,2026年碳化硅器件市場規(guī)模有望成長至89億美元。當前SiC功率器件價格較高,是硅基IGBT的3~5倍左右,但憑借優(yōu)異的系統(tǒng)節(jié)能特性,SiC器件開始在新能源汽車、光伏、儲能等領域替代硅基器件。
按照電學性能的不同,碳化硅襯底可分為半絕緣型碳化硅襯底和導電型碳化硅襯底兩類,這兩類襯底經(jīng)外延生長后主要用于制造功率器件、射頻器件等分立器件。其中,半絕緣型碳化硅襯底主要應用于制造氮化鎵射頻器件。通過在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層,制得碳化硅基氮化鎵外延片,可進一步制成HEMT等氮化鎵射頻器件。導電型碳化硅襯底主要應用于制造功率器件。與傳統(tǒng)硅功率器件制作工藝不同,碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅襯底上,需在導電型襯底上生長碳化硅外延層得到碳化硅外延片,并在外延層上制造肖特基二極管、MOSFET、IGBT等功率器件。
碳化硅功率器件目前主要應用于逆變器中。逆變器是一種將直流信號轉(zhuǎn)化為高壓交流電的裝置,在傳統(tǒng)硅基IGBT逆變器中,其基本原理為利用方波電源控制IGBT的開關(guān),使得原來的直流電路輸出方波高電壓,經(jīng)過整形模塊的整形后形成正弦電壓,即交流電。由于輸出電壓和輸出頻率可以任意控制,所以逆變器被廣泛用于控制交流電機和無刷電機的轉(zhuǎn)速,是新能源發(fā)電、不間斷電源、電動汽車、軌道交通、白色家電、電力配送等領域不可或缺的功率轉(zhuǎn)換裝置。新能源汽車占據(jù)碳化硅最大下游應用市場。
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