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第三代半導體材料，主要代表碳化硅和氮化相對于前兩代半導體材料而言，在高溫、高壓、高頻的工作環境下有著明顯的優勢。

碳化硅早在1842年就被發現了，直到1955年才開發出生長碳化硅晶體材料的方法，1987年商業化生產的的碳化硅才進入市場，21世紀后碳化硅的商業應用才算鋪開。

與硅相比，碳化硅具有更高的禁帶寬度，禁帶寬度越寬，臨界擊穿電壓越大，高電壓下可以減少所需器件數目。具有高飽和電子飄逸速度，制作的元件開關速度大約是硅的3-10倍，高壓條件下能高頻操作，所需的驅動功率小，電路能量損耗低。具有高熱導率，可減少所需的冷卻系統，也更適用于高功率場景下的使用，一般的硅半導體器件只能在100℃以下正常運行，器件雖然能在200℃以上工作，但是效率大大下降，而碳化硅的工作溫度可達600℃，具有很強的耐熱性。并且混合SIC器件體積更小，工作損耗的降低以及工作溫度的上升使得集成度提高，體積減小。

（一）碳化硅的合成和用途

碳化硅的合成是在一種特殊的電阻爐中進行的，這個爐子實際上就只是一根石墨電阻發熱體，它是用石墨顆粒或碳粒堆積成柱狀而成的。這根發熱體放在中間，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工業鹽1.5%~4%的比例均勻混合，緊密地充填在石墨發熱體的四周。當通電加熱后，混合物就進行化學反應，生成碳化硅。其反應式為：

SiO2 3C→SiC 2CO↑

反應的開始溫度約在1400℃，產物為低溫型的β-SiC，基結晶非常細小，它可以穩定到2100℃，此后慢慢向高溫型的α-SiC轉化。α-SiC可以穩定到2400℃而不發生顯著的分解，至2600℃以上時升華分解，揮發出硅蒸氣，殘留下石墨。所以一般選擇反應的終溫度為1900~2200℃。反應合成的產物為塊狀結晶聚合體，需粉碎成不同粒度的顆粒或粉料，同時除去其中的雜質。

在光伏領域的應用

光伏逆變器對光伏發電作用非常重要，不僅具有直交流變換功能，還具有地發揮太陽電池性能的功能和系統故障保護功能。歸納起來有自動運行和停機功能、功率跟蹤控制功能、防單獨運行功能（并網系統用）、自動電壓調整功能（并網系統用）、直流檢測功能（并網系統用）、直流接地檢測功能（并網系統用）等。

國內逆變器廠家對新技術和新器件的應用還是太少，以碳化硅為功率器件的逆變器，并且開始大批量應用，碳化硅內阻很少，可以把效率做很高，開關頻率可以達到10K，也可以節省LC濾波器和母線電容。碳化硅材料在光伏逆變器應用上或有突破。

碳化硅一維納米材料由于自身的微觀形貌和晶體結構使其具備更多獨特的優異性能和更加廣泛的應用前景，被普遍認為有望成為第三代寬帶隙半導體材料的重要組成單元。

第三代半導體材料即寬禁帶半導體材料，又稱高溫半導體材料，主要包括碳化硅、氮化、氮化鋁、氧化鋅、金剛石等。這類材料具有寬的禁帶寬度（禁帶寬度大于2.2ev）、高的熱導率、高的擊穿電場、高的抗輻射能力、高的電子飽和速率等特點，適用于高溫、高頻、抗輻射及大功率器件的制作。第三代半導體材料憑借著其優異的特性，未來應用前景十分廣闊。