碳化硅VS氮化镓,宽禁带半导体材料双雄能否带中国实现弯道超车?

2019-01-25 18:19:00 来源:EEFOCUS
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在现实世界中,没有人可以和“半导体”撇清关系。虽然这个概念听上去可能显得有些冰冷,但是你每天用的电脑,手机以及电视等等,都会用到半导体元件。半导体的重要性自不必说,今天我们来说一下半导体产业中一个很关键的组成部分,那就是半导体材料。

 

半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要材料。其发展经过了三个主要阶段:以硅为代表的第一代半导体材料、以砷化镓为代表的第二代半导体材料、以碳化硅为代表的第三代半导体材料。第三代半导体材料在众多方面具有广阔的应用前景,随着技术的进步,材料工艺与器件工艺的逐步成熟在高端领域将逐步取代第一代、第二代半导体材料,成为电子信息产业的主宰。

 

今天我们主要说的就是第三代宽禁带半导体材料。

 

第三代半导体材料—宽禁带半导体材料
当前,电子器件的使用条件越来越恶劣,要适应高频、大功率、耐高温、抗辐照等特殊环境。为了满足未来电子器件需求,必须采用新的材料,以便最大限度地提高电子元器件的内在性能。近年来,新发展起来了第三代半导体材料-- 宽禁带半导体材料,该类材料具有热导率高、电子饱和速度高、击穿电压高、介电常数低等特点,这就从理论上保证了其较宽的适用范围。目前,由其制作的器件工作温度可达到600 ℃以上、抗辐照1×106 rad;小栅宽GaN HEMT 器件分别在4 GHz 下,功率密度达到40 W/mm;在8 GHz,功率密度达到30 W/mm;在18 GHz,功率密度达到9.1 W/mm;在40 GHz,功率密度达到10.5 W/mm;在80.5 GHz,功率密度达到2.1 W/mm,等。因此,宽禁带半导体技术已成为当今电子产业发展的新型动力。

 

进入21世纪以来,随着摩尔定律的失效大限日益临近,寻找半导体硅材料替代品的任务变得非常紧迫。在多位选手轮番登场后,有两位脱颖而出,它们就是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)——并称为第三代半导体材料的双雄。

 
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邱丽婷
邱丽婷

与非网编辑,网名:泥点子。愿做电子世界的沧海一粟,以赤子之心,追寻真理。

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