1，預言和實際水平

　　對于碳化硅的前景，2004年就有人在分析了SiC半導體材料在功率半導體器件各種杰出成果后，寫文章預言：“2010年碳化硅器件將主宰功率半導體市場”?，F(xiàn)今2010年早已過去四年，實際并不盡然，顯然和“預言”相差甚遠。

　　(1)國外情況

　　2013年的PCIM Asia電力電子展覽會上三菱電機展出了多種SiC功率器件，應該說這些產品代表了當前SiC功率器件的國際水平。其中用于工業(yè)設備的產品有：

　　1200V/75A混合碳化硅-IPM、1200V/800A全碳化硅模塊、600V/200A混合碳化硅IPM，以及1700V/1200A混合碳化硅-HVIGBT。

　　碳化硅功率器件的市場領先者科銳公司推出全新產品系列-50A碳化硅功率器件。包括：

　　“1200VZ-FET ”、“1700VZ-FET”碳化硅MOSFET器件和50A/1700V、50A/1200V和50A/650V三款Z-Rec碳化硅肖特基二極管。

　　科銳表示："正是科銳通過不斷的創(chuàng)新，以及科銳在碳化硅領域獨創(chuàng)的材料技術、晶圓片工藝和器件設計，才使得這樣技術突破得以實現(xiàn)。從而能夠取代在大功率、高電壓應用領域中的低效傳統(tǒng)硅IGBT器件。"

　　盡管如此，從電流和電壓參數(shù)來說上述產品遠遠不及相應的Si半導體器件水平。

　　(2)國內情況

　　國內近年來西安理工大學、西安電子科技大學微電子所、中科院半導體所等單位一直堅持不懈進行碳化硅材料及其器件的研究，但從市場上市產品來看，多數(shù)為SiC肖特基二極管、其參數(shù)大致范圍為：擊穿電壓為600V、1200V、1700V等級別。以工作電流分：

　　1A, 2A,3A, 4A, 5A,6A, 8A, 10A,20A(擊穿電壓600V)

　　2A, 5A,10A, 20A, 30A,40A(擊穿電壓1200V)

　　也有報道已有碳化硅場效應管問世，但未查到實際產品。

　　與國外相比，有不小的差距。

　　2，存在問題分析和展望

　　半導體發(fā)展歷史說明某一種器件的成功出現(xiàn)與理論上的突破、新型結構設計，更有實現(xiàn)這些結構所做的工藝上的創(chuàng)新分不開的。目前理論、結構、工藝都存在大量問題急需解決。

　　現(xiàn)舉幾例：

　　(1)雖然碳化硅功率器件有很多優(yōu)點，但還存在不少問題。主要問題是碳化硅晶體有微管缺陷，使工藝成品率低。最好的材料為微管缺陷<1/cm2,但價格昂貴，為硅單晶材料的50倍。

　　(2)許多文章告知其反向恢復時間極短，可用于頻率1MHZ場合。遺憾的是與肖特基二極管配合使用的其他器件國內還沒有用SiC半導體材料制造的，不能用到如此高的頻率。SiC肖特基二極管高頻的優(yōu)越性無法發(fā)揮。目前在國內SiC肖特基二極管可稱是英雄無用武之地。

　　(3)請看表2參數(shù)中的通態(tài)壓降VF，在2伏左右，國內同類產品相差不多。不比普通硅二極管小。這與許多文章中談到的SiC器件通態(tài)壓降小到零點幾伏，碳化硅功率器件的正向損耗小的結論大相徑庭。曾與國內業(yè)內人士討論，被告知原因是現(xiàn)用的SiC片厚還較厚。那么為什么不磨薄一點呢?想必工藝上有一定的難度。

　　(4)文章宣傳碳化硅器件工作溫度可達600℃，實際上能到200℃就不錯了。原因是芯片電極引出材料和外殼封裝材料耐溫到不了600℃。

　　(5)目前碳化硅功率器件的成本是硅的100倍。雖然制作等同的性能的器件所需要的碳化硅材料比硅材料要少(約10倍)，但這不足于彌補材料本身的費用。另外，制作工藝費用也高。只有當碳化硅材料和器件的制作費用能和硅器件相比較。碳化硅器件就可能在中等電壓(1KV

　　問題多多、不勝枚舉。如何解決?以史為鑒。

　　電力電子的發(fā)展歷史現(xiàn)在看來可分為三個大階段：硅晶閘管(亦稱可控硅)、IGBT(亦稱絕緣柵雙極型硅大功率晶體管)和剛顯露頭角的碳化硅(SiC)系列大功率半導體器件。晶閘管在國內發(fā)展已有近六十年歷史，比較成熟也廣泛應用，可以借鑒它的歷史來預測碳化硅功率器件

　　想當初TGBT興起時，與晶閘管參數(shù)指標相差極大，晶閘管已能做到2-3KV、2-3KA時，IGBT僅僅是電流過百、電壓過千。在短短的二十幾年間，IGBT從第一代迅速發(fā)展到第六代，電壓和電流已與晶閘管并駕齊驅，顯示出IGBT優(yōu)越性能。晶閘管能干的IGBT全能干、IGBT能干的晶閘管干不了，在相當大的一片領域里IGBT因其不可替代的優(yōu)越性能獨居鰲頭。但是晶閘管仍以其比較高的性價比守住了自己的大片陣地。

　　五、結論

　　碳化硅材料的進展已使部分碳化硅功率器件用于實際成為可能。但還有許多關鍵的技術問題需要解決。

　　晶閘管電流從小到大、電壓從低到高經歷了數(shù)十年的風風雨雨，IGBT也有這樣的一個不凡的過程。可見SiC功率器件的發(fā)展也會有一個漫長的過程?，F(xiàn)在要說批量投入、大規(guī)模進入商業(yè)應用還為時過早。