碳化硅，氮化鎵有個(gè)很拉風(fēng)的名字叫寬禁帶半導(dǎo)體材料，國(guó)內(nèi)也叫第三代半導(dǎo)體。它特指禁帶寬度超過2.2eV的材料主要是碳化硅（3.2eV）和氮化鎵（3.34eV）；超過4.0eV叫超寬禁帶半導(dǎo)體材料，國(guó)內(nèi)叫第四代半導(dǎo)體材料，包括氮化鋁（AlN），金剛石（C），氧化鎵（Ga2O3）和氧化鋅（ZnO），就是上上周美國(guó)搞制裁的那個(gè)，有意思的是美國(guó)只禁了氧化鎵和金剛石，不提氮化鋁和氧化鋅，嘿嘿！說明他們這塊不行，氮化鋁可能還是日本和中國(guó)搞的出色些。

禁帶寬度物理意義是實(shí)際上是反映了價(jià)電子被束縛強(qiáng)弱程度的一個(gè)物理量，也就是產(chǎn)生本征激發(fā)所需要的最小能量，自由電子獲得足夠的能量后能躍遷到導(dǎo)帶，這個(gè)能量最小值就是禁帶寬度。

禁帶寬度直接決定著器件的耐壓和最高工作溫度，因此禁帶寬度大的材料更適合高溫高壓場(chǎng)景。

相比之下硅禁帶寬度只有1.12eV，碳化硅有三倍于硅的禁帶寬度，因此承受同樣電壓的器件，碳化硅器件的面積要比硅器件小的多，只有1/10，電壓越高面積比越明顯，或者說同樣面積下，碳化硅的耐壓比硅強(qiáng)很多。

我們可以總結(jié)以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1、寬禁帶半導(dǎo)體材料的禁帶寬度大，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高，大大增加了寬禁帶器件能夠承受的峰值電壓，器件的輸出功率可以大大提高；

2、寬禁帶材料具有高導(dǎo)熱性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。使功率器件能夠在更惡劣的環(huán)境下工作，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性;

3、寬禁帶材料具有優(yōu)異的抗輻射能力。在輻射環(huán)境下，寬禁帶器件的輻射穩(wěn)定性比硅器件高10~100倍，是制作耐高溫、抗輻射的大功率微波功率器件的優(yōu)良材料。

4、由于寬禁帶半導(dǎo)體器件的結(jié)溫較高，它們可以在冷卻條件差、熱設(shè)計(jì)保證差的環(huán)境中穩(wěn)定工作。

其中半絕緣型碳化硅上主要是長(zhǎng)氮化鎵外延層制造用于射頻和光電器件，導(dǎo)電型碳化硅襯底上長(zhǎng)同質(zhì)碳化硅外延層用來做功率半導(dǎo)體，兩者材料應(yīng)用有區(qū)別。

特別是碳化硅基氮化鎵，因此氮化鎵襯底實(shí)在太貴了，而且碳化硅和氮化鎵有非常優(yōu)異的晶格匹配度超過95%，因此碳化硅上能長(zhǎng)出高質(zhì)量的氮化鎵外延層，因此氮化鎵外延片把碳化硅當(dāng)做最好的襯底。

這就是碳化硅一材兩用，得碳化硅者得天下的說法來源。

綜上所述碳化硅在大功率器件制造領(lǐng)域，優(yōu)點(diǎn)比硅多太多了。

從現(xiàn)實(shí)而言，確實(shí)硅材料的潛力基本已經(jīng)被挖的差不多了，因此對(duì)材料提出了更高的訴求，于是才有碳化硅，氮化鎵材料的用武之地。