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  碳化硅（SiC）是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物，莫桑石。 碳化硅又稱碳硅石。在當代C、N、B等非氧化物高技術耐火原料中，碳化硅為應用最廣泛、最經濟的一種?？梢苑Q為金鋼砂或耐火砂。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石（10級），具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。

一、碳化硅場效應管 SiC-MOSFET

   SiC-MOSFET 是碳化硅電力電子器件研究中最受關注的器件。在Si材料已經接近理論性能極限的今天，SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性，一直被視為“理想器件”而備受期待。然而，相對于以往的Si材質器件，SiC功率器件在性能與成本間的平衡以及其對高工藝的需求，將成為SiC功率器件能否真正普及的關鍵。

二、碳化硅MOS的結構

   碳化硅MOSFET（SiC MOSFET）N+源區和P井摻雜都是采用離子注入的方式，在1700℃溫度中進行退火激活。另一個關鍵的工藝是碳化硅MOS柵氧化物的形成。由于碳化硅材料中同時有Si和C兩種原子存在，需要非常特殊的柵介質生長方法。

SiC-MOSFET采用溝槽結構可最大限度地發揮SiC的特性。

三、碳化硅MOS的優勢

    硅IGBT在一般情況下只能工作在20kHz以下的頻率。由于受到材料的限制，高壓高頻的硅器件無法實現。碳化硅MOSFET不僅適合于從600V到10kV的廣泛電壓范圍，同時具備單極型器件的卓越開關性能。相比于硅IGBT，碳化硅MOSFET在開關電路中不存在電流拖尾的情況具有更低的開關損耗和更高的工作頻率。20kHz的碳化硅MOSFET模塊的損耗可以比3kHz的硅IGBT模塊低一半， 50A的碳化硅模塊就可以替換150A的硅模塊。顯示了碳化硅MOSFET在工作頻率和效率上的巨大優勢。碳化硅MOSFET寄生體二極管具有極小的反向恢復時間trr和反向恢復電荷Qrr。同一額定電流900V的器件，碳化硅MOSFET 寄生二極管反向電荷只有同等電壓規格硅基MOSFET的5%。對于橋式電路來說（特別當LLC變換器工作在高于諧振頻率的時候），這個指標非常關鍵，它可以減小死區時間以及體二極管的反向恢復帶來的損耗和噪音，便于提高開關工作頻率。

四、碳化硅MOS管的應用

    碳化硅MOSFET模塊在光伏、風電、電動汽車及軌道交通等中高功率電力系統應用上具有巨大的優勢。碳化硅器件的高壓高頻和高效率的優勢，可以突破現有電動汽車電機設計上因器件性能而受到的限制，這是目前國內外電動汽車電機領域研發的重點。如電裝和豐田合作開發的混合電動汽車（HEV）、純電動汽車（EV）內功率控制單元（PCU），使用碳化硅MOSFET模塊，體積比減小到1/5。三菱開發的EV馬達驅動系統，使用SiC MOSFET模塊，功率驅動模塊集成到了電機內，實現了一體化和小型化目標。預計近幾年碳化硅MOSFET模塊將廣泛應用在國內外的電動汽車上。

五，SIC碳化硅MOS管的發展

   碳化硅MOS管在國內的使用率還非常的低，處于叫好不叫座的尷尬局面，究其原因，主要有以下幾個方面。

1：高價格

    很多工程師還認為碳化硅MOS是硅MOS的數倍價格，以100A/1200V（17毫歐內阻）為例，2020年初國外大品牌單價普遍在300元以上。

2：供貨周期太長

    目前國外品牌供貨普遍非常吃緊，有些品牌的訂貨周期甚至達到4-12個月。

3：驅動電路難以選擇

   碳化硅MOS管驅動時，由于需要負壓關斷，驅動電流也比較大，需要配套的驅動電路才能工作。但是目前市面上驅動電路非常少，而且單價也相對較高。

   如今隨著技術的不斷發展，以上問題已逐一得到了解決。

1:高單價問題

    目前國內品牌已經開始量產碳化硅MOS管產品，打破了國外品牌的壟斷。據估算，隨著制造國產化以后，同樣的電流水平，碳化硅MOS將遠低于硅MOS和IGBT器件。SiC MOSFET 的價格將會繼續下降。

2：供貨周期問題

    國外碳化硅MOS管供應商基本都是接單后才安排生產，加上近年電動車廠商飆升的訂單，導致了他們的供貨周期普遍很長。

    但是國內廠商進入碳化硅MOS管領域后，完全打破這種模式?；径际亲约禾崆邦A估需求，自己大量備貨。通常情況下，常見型號可以做到客戶下單就能提貨。

3：驅動電路

   目前國內不少客戶都用分離器件搭驅動電路，大家發現這種電路不但性能優良，而且器件極易采購，成本也非常低廉。

   另外，使用碳化硅MOS管，還可以助你解決以下問題：

1：顯著提升效率，降低系統溫升

   典型應用：電動車控制器，風能，太陽能逆變電源 

2：減小電源體積

   典型應用：手機快充，工業電源

總結：

        SiC MOSFET 今天的發展狀況指出了主要的商業障礙（包括價格、可靠性、耐用性和供應商的多樣化）的解決方案。盡管價格溢價超過硅 IGBT，但由于成本抵消的系統層面效益，SiC MOSFET 已經取得了成功；隨著材料成本的下降，這種技術的市場份額在未來幾年將大幅增加。近兩年，SiCMOSFET 終于似乎做好了廣泛的商業成功的準備，并在綠色能源運動中發揮出重要的角色。

          氮化鎵和碳化硅 MOSFET應用建議

（1）所應用系統由于某些原因必須工作于超過200KHz以上的頻率，首先碳化硅MOSFET，次選氮化鎵晶體管；若工作頻率低于200KHz，兩者皆可使用；

（2）所應用系統要求輕載至半載效率極高，首先氮化鎵晶體管，次選碳化硅MOSFET；

（3）所應用系統工作最高環境溫度高，或散熱困難，或滿載要求效率極高，首選碳化硅MOSFET，次選氮化鎵晶體管；

（4）所應用系統噪聲干擾較大，特別是門極驅動干擾較大，首選碳化硅MOSFET，次選氮化鎵晶體管；

（5）所應用系統需要功率開關由較大的短路能力，首選碳化硅MOSFET；

（6）對于其他無特殊要求的應用系統，此時根據散熱方式，功率密度，設計者對兩者的熟悉程度等因素來確定選擇哪種產品。