终于有人把碳化硅（SiC）是什么，有哪些用途和优势说明白了
碳化硅，也称为 SiC，是一种半导体基础材料，由纯硅和纯碳组成。可以在 SiC 中掺入氮或磷来形成 n 型半导体，或者掺入铍、硼、铝或镓来形成 p 型半导体。尽管存在许多种类和纯度的碳化硅，但半导体级质量的碳化硅仅在最近几十年才出现。
碳化硅（SiC）是怎么制成的？
最简单的碳化硅制造方法是在高达 2500 摄氏度的高温下熔化硅砂和碳（例如煤）。颜色更深、更常见的碳化硅通常包含铁和碳杂质，但纯 SiC 晶体是无色的，是碳化硅在 2700 摄氏度升华时形成的。加热后，这些晶体在较低的温度下沉积在石墨上，这一过程称为 Lely 法。
· Lely 法：在此过程中，通常通过感应将花岗岩坩埚加热到非常高的温度，以升华碳化硅粉末。温度较低的石墨棒悬浮在气态混合物中，这本身就能使纯碳化硅沉积并形成晶体。
· 化学气相沉积：或者，制造商使用化学气相沉积来生长立方形 SiC，这种方法常用于碳基合成工艺，也用于半导体行业。在这种方法中，特定的化学混合气体进入真空环境，并在沉积到基片上之前结合。
碳化硅晶片生产的这两种方法都需要大量的能源、设备和知识才能成功。
碳化硅（SiC）用途有哪些？
过去，制造商在高温环境下将碳化硅用于轴承、加热机械部件、汽车制动器甚至磨刀工具等设备。在电子和半导体应用中，SiC 的优势主要包括：
· 120-270 W/mK 的高热传导
· 4.0x10^-6/°C 的低热膨胀系数
· 最大电流密度高
这三种特性结合起来，赋予 SiC 出色的导电性，尤其是与 SiC 更受欢迎的同类产品“硅”相比。SiC 的材料特性使其在需要高电流、高温和高热传导的高功率应用中具有极大的优势。
近年来，SiC 已成为半导体行业的重要角色，为 MOSFET、肖特基二极管以及用于高功率、高效率应用的功率模块供电。SiC 虽然比硅 MOSFET 更昂贵（硅 MOSFET 通常受限于 900V 的击穿电压），但 SiC 可实现接近 10kV 的电压阈值。
SiC 还具有极低的开关损耗，能够支持高工作频率，从而实现目前无与伦比的效率，尤其是在工作电压超过 600 伏的应用中。只要实施得当，SiC 器件可以将转换器和逆变器系统损耗降低近 50%，尺寸缩小 300%，整体系统成本降低 20%。整个系统尺寸的减小使 SiC 在重量和空间敏感的应用中非常有用。
碳化硅（SiC）应用在哪里领域？
许多制造商正勇敢地将 SiC 应用于电动汽车、电动汽车充电站、太阳能系统和暖通空调等领域。这些以效率为导向的系统都会导致高电压和高温。我们看到全球正在大力推动采用 SiC 而不是其他材料，以减少高电压下电源效率低下导致的碳排放问题。尽管电动汽车和太阳能等尖端技术正在率先利用 SiC，但我们预计很快就会看到更多传统行业效仿。
由于汽车行业对高质量、高可靠性和高效率的需求，SiC 在汽车行业变得越来越受欢迎。SiC 能够很好地满足高电压需求。碳化硅有可能通过提高整体系统效率来增加电动汽车的行驶里程，特别是在逆变器系统中，即增加汽车的整体节能效果，同时减少电池管理系统的尺寸和重量。
高盛投资公司甚至预测，在电动汽车中使用碳化硅可以将电动汽车的制造成本和拥有成本降低近 2,000 美元。SiC 还可优化电动汽车通常在 kV 范围内运行的快速充电过程，可将整体系统损耗降低近 30%，功率密度提高 30%，并将元件数量减少 30%。鉴于这种效率，快速充电站能够变得更小、更快、更具成本效益。
在太阳能行业，启用 SiC 的逆变器优化在效率和成本节约方面也发挥着重要作用。在太阳能逆变器中使用碳化硅，可以将系统的开关频率提高到标准硅的两到三倍。开关频率的这一提升，可减少电路的磁性元件，从而节省大量空间和成本。因此，基于碳化硅的逆变器设计的尺寸和重量几乎是基于硅的逆变器的一半。促使太阳能制造商和工程师使用 SiC 而不是氮化镓等其他材料的另一个因素是，碳化硅坚固的耐用性和可靠性。碳化硅的可靠性使太阳能系统能够获得持续运行十多年所需的稳定寿命。
碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料具备哪些优势？
（1）耐高压：
SiC材料相比于Si材料具有10多倍的击穿场强，因此可以通过更低的电阻率和更薄的漂移层实现更高的击穿电压，相同的耐压值下，SiC功率模块导通电阻/尺寸仅为Si的1/10，功率损耗大幅减少。
（2）耐高频：
SiC材料不存在电流拖尾现象，能够提高元件的开关速度，是硅（Si）开关速度的3-10倍，从而适用于更高频率和更快的开关速度。
（3）耐高温：
SiC材料具有禁带宽度大(约Si的3倍)、热导率高(约Si的3.3倍），熔点高(2830℃，约Si-1410℃的两倍)的特点，因此SiC器件在减少电流泄露的同时大幅提高工作温度。
SiC不同晶体结构性能各异，4H-SiC综合性能最佳。SiC由于C原子和Si原子结合方式多样，有200多种同质异型晶体结构，其中6H-SiC结构稳定，发光性能好，适合光电子器件；3C-SiC饱和电子漂移速度高，适合高频大功率器件；4H-SiC电子迁移率高、导通电阻低、电流密度高，适合电力电子器件。4H-SiC是目前综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的理想材料。
深圳市瑞之辰科技有限公司是一家芯片设计、方案研发的高科技公司，公司成立于2007年，主要产品有SiC功率器件、电源管理芯片、传感器芯片等系列。公司拥有自己的知识产权， 拥有几十项发明专利和实用新型专利。近几年公司研发了SiC 、IGBT等功率器件，封装形式有TO247-3、TO247-4PHC、IPM24A-D、WPM11C等外形，产品主要应用在储能、白电、充电桩、逆变器、光伏、汽车、高铁、电网等领域。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由转载自瑞之辰，原文标题为:终于有人把碳化硅（SiC）是什么，有哪些用途和优势说明白了，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
什么叫SiC功率器件？
Si材料中越是高耐压器件，单位面积的导通电阻也越大（以耐压值的约2~2.5次方的比例增加），因此600V以上的电压中主要采用IGBT（绝缘栅极双极型晶体管）。IGBT通过电导率调制，向漂移层内注入作为少数载流子的空穴，因此导通电阻比MOSFET还要小，但是同时由于少数载流子的积聚，在Turn-off时会产生尾电流，从而造成极大的开关损耗。
屹晶微电子（Egmicro）逆变器/驱动芯片/电源管理芯片/D类功放/传感器/运放/单片机/安防报警产品选型指南
目录- 公司简介 产品概览 逆变器/驱动芯片 非隔离DC-DC 大功率AC-DC 中小功率AC-DC 电池充电管理芯片/移动电源管理芯片 线性电源/LED驱动/D类功放 微波红外感应/滚动码/霍尔传感器 运放/比较器/单片机 解决方案
型号- EG1182,EG6599,EG1185,EG4002C,EG12521,EG1611,EG3116,EG3113,EG8025,EG8542,EG0001,EG3112,EG1177,EG4321,EG8301,EG8543,EG4320,EG7335,EG8303,EG8305,EG3116D,EG1205,EG8030,EG4319,EG4318,EG1169,EG78L05,EG2136,EG1203,EG2134,EG1165,EG201,EG200,EG1164,EG2132,EG324,EG2133,EG1166,EG276,EG393,EG1163S,EG1513,EG1516,EG3014,EG3012,EG8401,EG3013,EG8403,EG8405,EG1190,EG1192,EG2181D,EG1191,EG2113D,EGS003,EG1503,EG8371,EG8010,EG3525,EG1501,EG8011,EG3003,EG1187,EG2113S,EG1186,EG3001,EG1189,EG3002,EG301,EG1188,EG6830,EG6831,EG49,EG8060,EG2108,EG2106,EG2103,EG2104,EG1253,EG1252,EG1131,EG1133,EG4002,EG4001,EG1130,EG2184,EG4361,EG2181,EG4360,EG2183D,EG1125,EG2334,EG1127,EG1126,EG1121,EG1120,EG1123,EG41,EG2130,EG7500,EG1160,EG2131,EG1163,EG2104S,EG1162,EG2104M,EG2808,EG3112D,EG4427,EG358,EG1127L,EG2126,EG2123,EG2003,EG2124,EG2121,EG2122,EG1151,EG3846,EG3113D,EG3844,EG2113,EG27324,EG5620,EG27325
【产品】Melexis推出新款3D磁性位置传感器芯片MLX9042x系列，专为注重成本的汽车客户而设计
2022年6月，Melexis宣布推出MLX9042x系列，为其3D磁性位置传感解决方案再添新成员。该系列3D磁性位置传感器芯片专为注重成本的汽车客户而设计，能够在恶劣嘈杂的环境和更广的温度范围下准确、安全地测量绝对位置。
南芯半导体授权世强硬创代理，扩充工业/汽车中高端电源管理芯片市场
电荷泵、DC/DC、AC/DC、有线充电芯片、无线充电芯片、快充协议芯片、锂电池保护芯片等产品已上线至世强硬创平台。
【方案】30~80kW组串式光伏逆变器优选器件方案
描述- 该方案针对30~80kW的组串式光伏逆变器，采用多路BOOST升压电路，减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加发电量。逆变侧采用T型三电平拓扑，开关频率支持16kHz（最佳频率点），效率最高可达98.54%。辅助电源采用1700V耐压SiC MOSFET，单端反激电源可直接应用在1000V母线系统。同时，在BOOST升压电路和逆变电路中均采用IGBT模块设计，集成度更高。
型号- MKS4J022202D00MSSD,10-FZ12NMA080NS03-M260F,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,BGM111,C2M1000170D,EFR32MG13P732F512GM48-C,RBN75H125S1GP4-A0,10-FY12NMA160SH01-M820F18,KT05,PS9402,SGM6022,MLX91208,28R1101-000,28R0610-000,30-FT12NMA160SH-M669F28,PS9031,LSIC2SD120E30CC,30-FT12NMA200SH-M660F08,LXXXX 15.00/05/90 4.5SN GR,28R1476-100,92ML,LX 15.00/05/90 4.5SN GR BX,MKS4J033305D00KSSD,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,28R1953-000,PS9531L3,SI86XX,28B0141-000,WDU50N,SGM6032,WGM110,R5F56514FDLJ,C4D30120D,WDU70N,RBN40H125S1GPQ-A0,C2M0080120D,V23990-P629-L43,SGM2019,LSIC1MO120E0080,SID11X2K,SI8261BCD-C-IS
国内新能源汽车未来发展，最核心的技术是什么？
近年来，中国新能源汽车市场发展迅猛。根据中汽协数据显示，2023年，中国新能源汽车销量达到了949.5万辆，同比增长37.9%。预计2024年，中国新能源汽车销量可能将达到1200-1300万辆，并占据全球新能源汽车总销量的约60%。新能源汽车的迅猛发展，倒推车规级碳化硅SiC功率器件的需求也呈井喷式增长。
【应用】高效同步升降压电源管理芯片TMI5810助力突破多节锂电池充放电管理难关，支持双向充放电功能
拓尔微自主研发设计了一款双向充放电的高效同步升降压电源管理芯片——TMI5810，搭配协议芯片即可实现常见便携电子设备的Type-C快充需求，为Type-C端口快充统一充电场景补上关键一帧。
碳化硅：第三代半导体材料的性能优势与应用前景
经过第一代硅基半导体、第二代的砷化镓半导体，半导体材料发展已经来到了属于碳化硅、氮化镓的第三代。碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料，碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能，能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求。在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。
【视频】蓉矽高可靠性SiC功率器件在光储充与新能源汽车上的应用
型号- NCD30S40TTD,NC1M120C12HT,NC1M120C12W,NC1D120C10AT,NCD30S20TTD,NC1D120C20KT,NC1D120C30KT,NC1M120C40HT,NC1M120C75HT
赛卓新品｜抗杂散磁场干扰+车规级+高精度角度传感器芯片SC6940
SC69401是赛卓电子推出的基于差分霍尔磁感应原理的角度位置传感器芯片。该芯片是国内目前唯一具有在160度高温环境下稳定工作的汽车角度传感器芯片，能够抵抗杂散磁场干扰，符合新能源汽车严格的抗电磁干扰能力的要求。
【元件】ROHM开发新型二合一SiC封装模块“TRCDRIVE pack™”，助力xEV逆变器实现小型化
ROHM面向300kW以下的xEV（电动汽车）用牵引逆变器，开发出二合一SiC封装型模块“TRCDRIVE pack™”，共4款产品。TRCDRIVE pack™的功率密度高，并采用ROHM自有的引脚排列方式，有助于解决牵引逆变器面临的小型化、效率提升和减少工时等主要课题。
【IC】纳芯微全新NSM2019集成式电流传感器芯片，0.27mΩ极低原边阻抗，适用于汽车、工业系统应用
纳芯微电子推出全新NSM2019集成式电流传感器芯片是完全集成的高隔离电流传感器解决方案，具有极低的原边导通电阻，在无需外部隔离元件的条件下能提供精确的电流测量，可广泛应用于汽车、工业系统中的交流或直流电流检测。
电子商城
现货市场
服务
可定制无线位移传感器量程范围10~600mm，采用了无线传输方式，可远程自动实时检（监）测位移量值，准确度级别(级)：0.2、0.5;内置模块：无线传输模块、供电模块;传输距离L(m)：可视距离1000 (Zigbee、 LORA)。
最小起订量： 1pcs 提交需求>
可定制电感最大电流100A，尺寸最小7 x 7 x 3.0mm到最大35 x 34 x 15.5 mm，工作频率100KHZ ~ 2MHZ，感值范围：0.15 ~ 100uh；支持大功率电感，扁平线电感，大电流电感，高频电感，汽车电感器，车规电感，一体成型电感等定制。
最小起订量： 5000 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论