美国电力电子系统中心的李泽元博士指出，硅器件的发展，在今后已没有什么可突破的空间了，目前研究的方向是碳化硅等下一代半导体材料。用这种新型半导体材料制成的功率器件，性能指标比砷化镓器件还要高一个数量级。

　　碳化硅与其他半导体材料相比，具有下列优异的物理特点：高的禁带宽度（禁带宽度即为原子中的电子的要成为自由电子，其能级跃迁所需能量的最小值kaiyun全站人口。金属的禁带一般非常窄，绝缘体的禁带就比较宽。半导体的反向耐压，正向压降和最高工作温度都和禁带宽度紧密相关。一般反向耐压，正向压降和最高工作温度都随着禁带宽度的增大而升高），高的饱和电子漂移速度，高的击穿强度，低的介电常数和高的热导率。开云全站平台上述这些优异的物理特性，决定了碳化硅在高温、高频率开云全站、高功率的应用场合是极为理想的半导体材料。在同样的耐压和电流条件下，碳化硅器件的漂移区电阻要比硅低200倍，所以导通压降比单极型、双极型硅器件的导通压降要低得多，工作频率也会大大提高，热导率高则使碳化硅器件可以在高温下长时间稳定工作。而且，碳化硅器件的开关时间可达10ns量级，并具有十分优越的安全正偏工作区（FBSOA）。此外，碳化硅还是目前惟一可以用热氧化法生成高品质本体氧化物的化合物半导体．这使其也可以像硅一样用来制造MOSFET和IGBT这样的含有MOS结构的器件。

　　本文主要阐述了电力电子器件的新进展，内容包括电力电子器件新型材料和电力电子器件在新领域的应用等两个方面。

　　碳化硅制造的困难在1990年左右得到初步解决之后，马上就出现了碳化硅器件蓬勃发展的局面，这在很大程度上得益于碳化硅器件工艺对硅器件工艺的极大兼容和借鉴。而且，它的微管（微管是一种肉眼都可以看得见的宏观缺陷，其密度直接决定着碳化硅器件有效面积的大小）缺陷密度越来越低，现已降到100cm-2以下，优质晶片的微管密度已达到不超过15cm-2的水平。所以，一旦材料制备工艺臻于成熟，碳化硅器件和集成电路就会比其他化合物半导体的器件和集成电路发展得更快。

　　就应用要求而言，电力电子器件除了要尽可能降低静态和动态损耗外，还要有尽可能高的承受浪涌电流的能力。由于浪涌电流会引起器件结温的骤然升高，所以通态比电阻偏高的器件，其浪涌电流承受力注定非常低。由于单极性功率器件的通态比电阻随其阻断电压的提高而迅速增大，硅功率MOS只在电压等级不超过100V时才具有较好的性价比。尽管硅IGBT在这方面有很大改进，但其开关速度比功率MOS低，不能满足高频应用的需要电子元件电路新闻动态。理论分析表明，用6H—SiC和4H—SiC制造功率MOS，其通态比电阻可以比同等级的硅功率MOS分别低1O0倍和2000倍。这就是说，如果用碳化硅制造单极性器件，在阻断电压高达10000V的情况下，其通态压降还会比硅的双极性器件低。而单极性器件在工作频率等方面要优于双极性器件，因而对碳化硅电力电子器件的研究开发比较集中于肖特基势垒二极管和MOSFET，并取得了较大进展；但双极晶体管和晶闸管等双极性器件，特别是pin二极管（在两种半导体之间的PN结，或者半导体与金属之间的结的邻近区域，吸收光辐射而产生光电流的一种光检测器）也相当受重视，进展也很快kaiyun全站人口。

　　在半导体科学与技术的发展进程中，碳化硅材料与器件的研发起步较早但其前期进展十分缓慢，其原因主要在于碳化硅晶体生长技术的特殊性。由于碳化硅在常压下难以生成熔体，加热到2400℃左右就会升华，其难度自然比锗、硅、砷化镓等常用半导体的制备困难得多。虽然碳化硅器件工艺和设备都与硅器件有很强的兼容性，但也远不是可以原封不动地照搬。与硅相比，碳化硅器件工艺的温度一般要高得多，同时，碳化硅晶片较小、易碎、透明，而且价格昂贵，大公司的生产线较难适应，倒是一些大学实验室比较灵活，成为开发碳化硅器件工艺的主力。目前，制造碳化硅电力电子器件仍主要采用4H—SiC或6H—SiC晶片为衬底，以高阻外延层作为反向电压的阻断层。因此，高阻厚外延技术成为碳化硅外延工艺的研发重点。

　　众所周知，电力电子领域中在所用半导体材料上的每一次变革，必将引领电力电子器件在各方面性能上的大飞跃。从最早的硅半导体，开云全站平台到砷化镓，再到现在渐渐兴起的碳化硅，每种材料的参数都在演变更新的过程中变得越来越利于应用。其中碳化硅（SiC）是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，作为硅等半导体材料的重要补充，可制作出性能更加优异的高温(300～500℃)、高频、高功率、高速度kaiyun全站人口、抗辐射器件。可以说，碳化硅各方面性能优异，是下一代注定被广泛应用的半导体器件。在这里，我从其制造工艺、材料特性和应用等三方面来介绍一下碳化硅。

　　电力电子是一个从上世纪50年代才渐渐兴起的学科，但随即就带来了材料，器件上的突飞猛进。开云全站平台在材料上，最早使用的硅半导体已经没什么很大的发展空间了，而且硅型器件本身的性能也不是很理想，而现在逐渐发展的碳化硅材料，以其优良的性能受到越来越多的器件厂商的青睐，在不久的将来，必将成为主流半导体材料；在器件上，从不控型器件，如功率二极管，到半控型器件，如晶闸管，再到现在的GTO，IGBT，IGCT，每一种器件的更新换代，都带来控制系统的更新，特别是控制性能优良的IGBT，已经成为现在大型控制系统的主流开关器件。本文将对电力电子器件的新型材料和新领域的应用做详细介绍。