宽禁带半导体是什么？优点有哪些？应用领域分析

1.宽禁带半导体是什么

宽禁带半导体是指禁带宽度大于或等于3.2eV的半一类导体材料，主要包括SiC(碳化硅)、C-BN(立方氮化硼)、GaN(氮化镓)、AlN(氮化铝)以及金刚石等。这类材料往往不需要钝化层，这也提高了其在短波长下的反应速度和稳定性。

2.宽禁带半导体的优点

(1)宽禁带半导体材料具有较大的禁带宽度以及很高的击穿电场强度，使得宽禁带器件能够承受的峰值电压大幅度提高，器件的输出功率可获得大规模提升;

(2)宽禁带材料具有高热导率、高化学稳定性等优点，使得功率器件可以在更加恶劣的环境下工作，可极大提高系统的稳定性与可靠性;

(3)宽禁带材料抗辐射能力非常好，在辐射环境下，宽禁带器件对辐射的稳定性比Si器件高10至100倍，因此是制作耐高温、抗辐射的大功率微波功率器件的优良材料;

(4)宽禁带半导体器件的结温高，故在冷却条件较差、热设计保障较差的环境下也能够稳定工作。

3.宽禁带半导体的应用领域

根据宽禁带半导体的发展情况，其主要应用领域为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器等，每个领域产业成熟度各不相同。

(1)半导体照明：蓝光LED在用衬底材料来划分技术路线。GaN基半导体，衬底材料的选择就只剩下蓝宝石((Al2O3)、SiC、Si、GaN以及AlN。后两者产业化为时尚远，我们讨论下前三者。总的来说，三种材料各有千秋。蓝宝石应用最广，成本较低，不过导电性差、热导率低;单晶硅衬底尺寸最大、成本最低，但先天巨大的晶格失配与热失配;碳化硅性能优越，但衬底本身的制备技术拉后腿。

(2)功率器件：许多公司开始研发SiCMOSFET，包括科锐(Cree)旗下Wolfspeed(被Infineon收购)、罗姆、意法半导体、三菱和通用电气。与此相反，进入GaN市场中的玩家较少，起步较晚。

(3)微波器件：微波器件方面，GaN(氮化镓)高频大功率微波器件已开始用于军用雷达、智能武器和通信系统等方面。在未来，GaN微波器件有望用于移动通讯基站等更多民用领域。

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