寬禁帶半導體是什么？優點有哪些？應用領域分析

1.寬禁帶半導體是什么

寬禁帶半導體是指禁帶寬度大于或等于3.2eV的半一類導體材料，主要包括SiC(碳化硅)、C-BN(立方氮化硼)、GaN(氮化鎵)、AlN(氮化鋁)以及金剛石等。這類材料往往不需要鈍化層，這也提高了其在短波長下的反應速度和穩定性。

2.寬禁帶半導體的優點

(1)寬禁帶半導體材料具有較大的禁帶寬度以及很高的擊穿電場強度，使得寬禁帶器件能夠承受的峰值電壓大幅度提高，器件的輸出功率可獲得大規模提升;

(2)寬禁帶材料具有高熱導率、高化學穩定性等優點，使得功率器件可以在更加惡劣的環境下工作，可極大提高系統的穩定性與可靠性;

(3)寬禁帶材料抗輻射能力非常好，在輻射環境下，寬禁帶器件對輻射的穩定性比Si器件高10至100倍，因此是制作耐高溫、抗輻射的大功率微波功率器件的優良材料;

(4)寬禁帶半導體器件的結溫高，故在冷卻條件較差、熱設計保障較差的環境下也能夠穩定工作。

3.寬禁帶半導體的應用領域

根據寬禁帶半導體的發展情況，其主要應用領域為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器等，每個領域產業成熟度各不相同。

(1)半導體照明：藍光LED在用襯底材料來劃分技術路線。GaN基半導體，襯底材料的選擇就只剩下藍寶石((Al2O3)、SiC、Si、GaN以及AlN。后兩者產業化為時尚遠，我們討論下前三者?？偟膩碚f，三種材料各有千秋。藍寶石應用最廣，成本較低，不過導電性差、熱導率低;單晶硅襯底尺寸最大、成本最低，但先天巨大的晶格失配與熱失配;碳化硅性能優越，但襯底本身的制備技術拉后腿。

(2)功率器件：許多公司開始研發SiCMOSFET，包括科銳(Cree)旗下Wolfspeed(被Infineon收購)、羅姆、意法半導體、三菱和通用電氣。與此相反，進入GaN市場中的玩家較少，起步較晚。

(3)微波器件：微波器件方面，GaN(氮化鎵)高頻大功率微波器件已開始用于軍用雷達、智能武器和通信系統等方面。在未來，GaN微波器件有望用于移動通訊基站等更多民用領域。

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