介绍
得益于碳化硅晶圆，电力电子行业的技术进步正在蓬勃发展。这种专用半导体材料具有独特的特性，使其成为生产高频高功率器件的最佳选择。本文将探讨碳化硅晶圆及其特性和应用。
碳化硅晶片的特性
碳化硅 (SiC) 晶片是一种由化合物制成的薄片晶体材料 半导体碳化硅。半导体晶片中的这两种元素原子以共价键合在一起，形成了一种高度稳定的刚性晶格结构。其核心具有卓越的硬度和导热能力，同时还能在器件中保持良好的性能水平。
SiC 晶片具有较宽的带隙（约 3.3 eV），这使得放置它们的任何设备都能在高温和高压下产生最佳效果。
碳化硅晶圆有多种形式，主要有4H-SiC和6H-SiC两种形式，广泛应用于各个领域，尤其是电力电子行业。晶圆的晶格结构用字母H表示，晶体结构中原子的堆叠顺序用数字4和6表示。
这些半导体晶片（有时也称为基板）在将热量从一点传递到另一点方面表现出色，具有抗氧化、提高效率等特点，并且性能优于硅晶片。它们拥有出色的导电性，因此广泛应用于电动汽车 (EV)、计算机芯片、航空航天、激光器、LED、光接收器、肖特基二极管、MOSFET 晶体管、太阳能电池和集成电路等众多领域。
SiC 晶圆器件的标准直径在 150 毫米至 200 毫米之间，表面光滑平整，由于其能够管理高温和高压，因此往往具有更好、更快的开关速度、更小的尺寸和出色的抗过热能力。
掺杂SiC晶片
为了控制碳化硅晶圆的电性能，一种称为掺杂的工艺逐渐被采用。该工艺通过各种技术（例如外延生长过程中的离子注入和固定掺杂）将杂质引入碳化硅晶圆中。随着时间的推移，这些技术都得到了适当的改进，从而实现了可控的掺杂激活和浓度。这些掺杂剂包括富电子氮（n型）和控制p型导电性的硼。
SiC晶片的类型
SiC 晶片主要有两种类型：
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抛光碳化硅晶片
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外延晶碳化硅晶片
抛光碳化硅晶片是由高度纯化的碳化硅晶体制成的单片碳化硅圆盘，主要用于高功率电子设备。其直径尺寸范围为100毫米至150毫米。
另一方面，外延晶体SiC晶片类型（也称为n型外延）是通过在表面添加多个碳化硅晶体形成的。在这里，材料的厚度受到严格控制。
碳化硅晶片的特性
SiC 晶圆具有以下独特优势：
1.高效利用能源。
2.寿命长且能高频率工作。
3.能够在高达200°C的温度下运行。
4.开关损耗低。
5.高导热性
6.较低的热膨胀。
7.电子和空穴迁移率强。
8、击穿电场高。
9. 出色的热阻。
10.具有优良的抗氧化和抗恶劣条件性能。
优质级和研究级碳化硅晶片的比较
说到碳化硅晶圆，通常有两种不同等级可供选择：优质级和研究级碳化硅晶圆。然而，这两种等级各有优缺点。采购成本、应用领域以及密度缺陷等因素都是您在选择时需要考虑的关键因素。
优质碳化硅晶片
您可以将此类晶圆用于需要极高性能和可靠性的高端应用。这种高等级的碳化硅晶圆纯度高，缺陷密度极低，是您的理想之选。这种品质使其在任何条件下都能表现优异，几乎不会出现任何错误。
优质 SiC 晶圆在航空航天、高端计算、计算机芯片技术、能源转换器和电力电子领域非常有用。这是因为这些领域不容许任何故障，因此与其他研究级晶圆相比，这种晶圆的价格更高。
特性 - 优质 SiC 晶片：
1. 优质 SiC 晶片的可用面积通常约为 90%。
2. 它们的缺陷密度也非常低。
3. 这些晶圆的微管密度为5个/cm²。
4. 它们表现出约 90% 的均匀电阻率。
5. Prime Grade SiC 晶片在整体厚度、翘曲度和弯曲度方面具有最佳值，使其成为高效且稳定的半导体。
研究级碳化硅晶片
这种晶圆能够帮助您在质量和成本之间取得平衡。如果您正在寻求开发、创造新想法和创新，或者想要进行半导体项目实验，那么研究级 SiC 晶圆是您的理想之选。这些晶圆的精度不如优质级 SiC 晶圆，因为它们的缺陷密度更高，且变化性更大。
虽然这种晶圆仍然可以为您提供合理数量的高标准操作，但它们是专门为具有成本效益而制造的，适用于实验和不太重要的项目，如学术和研究工作。
特性 - 研究级碳化硅晶片：
1. 这些晶圆的可用面积约为80%。
2. 它们的缺陷密度也较高，微管密度为10个/cm²
3、它们的均匀电阻率约为80%。
5. 它们具有较好的厚度、弯曲值和翘曲度，但不是最佳的。
您已经清楚地看到，在选择优质级或研究级 SiC 晶圆时，最佳选择取决于您的预期用途。例如，如果您是一名正在研究新型半导体的大学生，那么研究级 SiC 晶圆可能是您的最佳选择；但如果您是一家希望生产高端应用且容错率极低的制造商，情况则有所不同。
SiC 晶片的各种应用方式
SiC 晶圆可应用于多个领域，包括功率器件，例如肖特基二极管、MOSFET 晶体管。此外，它还可应用于光电子器件、计算机芯片、无线基础设施以及航空航天和军事领域，例如卫星通信系统和雷达系统、可再生能源系统（包括太阳能逆变器、风力涡轮机变流器）、水电项目等。
碳化硅晶圆的国际现状及市场价值
如果仔细观察SiC晶圆的市场规模和全球趋势，就会发现SiC晶圆的应用正在蓬勃发展。自从5G诞生并在全球范围内大规模普及以来，SiC晶圆的需求量也随之飙升。
2021年，SiC晶圆市场价值增长至约$3.678亿美元，目前的年复合增长率（CAGR）为19.1%。尽管2020年受新冠疫情全球大流行影响，SiC晶圆市场价值下降了12.1%，但市场分析师预计到2029年，SiC晶圆市场价值将超过$14亿美元。值得注意的是，北美已成为碳化硅晶圆市场的主要贡献者，而信越化学仍然是全球最大的SiC晶圆供应商。
然而，在这里 GGSCeramics，我们提供优质且价格实惠的碳化硅晶片，以满足您的半导体需求。
常见问题
芯片中为什么要用到半导体？
半导体被用于芯片，因为它们能够正确控制系统中的电流流动，而不必破坏一般系统功能。
硅晶片与碳化硅晶片有何区别？
碳化硅晶片的带隙是硅晶片的十倍。这意味着它们可以承受更高的温度、电压，并且导热性也比硅晶片更好。
为什么半导体晶圆在电子产品中被广泛使用？
半导体晶圆在电子产品中被广泛使用，因为它们本身就具有传导电流并有效控制电流的能力，因此很容易作为电子设备中组件之间电流流动的控制系统。这种特殊的属性也解释了为什么它们至今仍被用于计算机芯片和集成电路的生产。
结论
碳化硅晶圆不仅能够以低成本实现高性能，而且毫无疑问地成为全球半导体行业增长的主要催化剂。从电力电子到航空航天领域的众多应用，以及其他一些令人瞩目的创新，它必将打破纪录，并很快创造新的纪录。