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（报告出品方/作者：民生证券，方竞） 1 碳化硅：第三代半导体突破性材料1.1 优质的新型半导体衬底材料 半导体材料根据时间先后可以分为三代。第一代为锗、硅等普通单质材料，其 特点为开关便捷，一般多用于集成电路。第二代为砷化镓、磷化铟等化合物半导体， 主要用于发光及通讯材料。第三代半导体主要包括碳化硅、氮化镓等化合物半导体 和金刚石等特殊单质。凭借优秀的物理化学性质，碳化硅材料在功率、射频器件领 域逐渐开启应用。 第三代半导体耐压性较好，是大功率器件的理想材料。第三代半导体主要是碳 化硅和氮化镓材料， SiC 的禁带宽度为 3.2eV，GaN 的禁带宽度为 3.4eV，远超 过 Si 的禁带宽度 1.eV。由于第三代半导体普遍带隙较宽，因此耐压、耐热性较 好，常用于大功率器件。其中碳化硅已逐渐走入大规模运用，在功率器件领域，碳 化硅二极管、MOSFET 已经开始商业化应用。基于上述特性，以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件在性能方 面更加具有优势：（1）更强的高

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压特性。碳化硅的击穿电场强度是硅的 余倍， 使得碳化硅器件耐高压特性显著高于同等硅器件。（2）更好的高温特性。碳化硅相较硅拥有更高的热导率，使得器件散热更容易，极限工作温度更高。耐高温特性可 以带来功率密度的显著提升，同时降低对散热系统的要求，使终端可以更加轻量和 小型化。（3）更低的能量损耗。碳化硅具有 2 倍于硅的饱和电子漂移速率，使得 碳化硅器件具有极低的导通电阻，导通损耗低；碳化硅具有 3 倍于硅的禁带宽度， 使得碳化硅器件泄漏电流比硅器件大幅减少，从而降低功率

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损耗；碳化硅器件在关 断过程中不存在电流拖尾现象，开关损耗低，大幅提高实际应用的开关频率。 根据RO

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HM的数据，相同规格的碳化硅基MOSFET导通电阻是硅基MOSFET 的 1/，尺寸是是硅基 MOSFET 的 1/。对于相 　　

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