电路中的碳化硅

什么是SiC?它的作用是什么?SiC材料在能源解决方案中的应用正在汽车和工业市场中加速发展。制作碳化硅(SiC)晶圆比制作硅晶圆要复杂得多，并且随着对SiC器件需求的增加，制造碳化硅(SiC)器件的公司不得不确定SiC晶圆的来源。

例如，Rohm和STMicroelectronics最近签署了一项多年协议，根据该协议，SiCrystal(属于Rohm Group)将向STMicroelectronics提供超过1.2亿美元的150mm SiC晶圆。 SiCrystal将向ST提供单晶碳化硅晶片衬底(图1)。为什么这个这么重要?因为SiC的特性特别适合用于电动汽车，快速充电站，可再生能源和各种工业应用中的各种功率组件和设备。

碳化硅在能源方面具有许多优势，这就是为什么碳化硅及其表亲GaN一直并将成为新功率电子器件开发中关注的焦点。它们是主要的宽禁带(WBD)半导体材料。 SiC能够承受更高的电压，比典型的硅高出十倍。这意味着可用于高压电子应用的串联组件更少，从而降低了复杂性并降低了系统成本。

SiC SBD(肖特基势垒二极管)已经在半导体行业取代了硅。 GaN可能是特定市场的强大竞争对手。带有SBD的逆变器大大降低了恢复损耗，从而提高了效率。电源设计必须牢记几个要求，包括空间和重量，这些要求与效率一起发挥重要作用。SiC-SBD越来越多地应用于开关电源中的功率因数校正器(PFC)电路和次级侧桥式整流器。 Rohm SiC-SBD的产品组合包括600V和1200V模块，额定电流范围为5A至40A。

常规功率电子设备的效率无法充分利用半导体的全部品质，而热量形式的效率损失约为15%。由于其物理特性，SiC半导体材料具有满足这些市场趋势要求的巨大潜力。较低的损耗对应于较低的热量产生，这反映在更直接、更便宜、更小、更轻的冷却系统中，因此，功率密度也更高。低开关损耗允许增加开关频率并减小元件尺寸。尺寸的减小或多或少与频率的增加成正比。

SiCrystal GmbH全球销售和营销负责人MarkusKrämer表示：“基于电动汽车的应用场景，汽车制造商对电力电子系统提出了各种要求。其中包括，例如耐温度变化、抗振动，在不同温度下的操作可靠性以及长寿命。

他继续说：“此外，汽车制造商已经认为集成系统对高功率密度的要求是不言而喻的。此外，整个系统的成本以及在产品设计阶段所付出的努力都应保持在较低水平，同时还要保证产品质量和操作安全性。所有这些观点以及我们目前认识到未来几年SiC产品需求强劲增长这一事实表明，我们需要为客户提供高质量的基材。该协议证实，从SIC基板到组件和模块的供应链必不可少，”Krämer说。

随着时间的流逝，众所周知，硅可能会逐渐被淘汰。 SiC显然比硅具有许多优势，但在成本和生产工艺方面仍需要改进。市场需要高效的设备，这些设备必须能够处理高电压和高电流，并且能够在比硅更高的温度下工作。新兴行业强烈需要SiC和GaN。

从2019年到2025年，全球碳化硅市场预计将以15.7%的复合年增长率增长。该产品在电力电子领域(尤其是在电动汽车领域)的越来越多的使用有望维持更为显着的增长。“ 2020年1月，SiC的市场规模约为4.08亿欧元。我们预计市场将进一步增长，因此将为SiC的扩展做出巨大贡献。此外，我们坚信，随着SiC市场的增长，8英寸市场将加速发展。”以上就是SiC的相关解析，希望能给大家帮助。