碳化硅，氮化鎵有個很拉風(fēng)的名字叫寬禁帶半導(dǎo)體材料，國內(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），就是上上周美國搞制裁的那個，有意思的是美國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搞的出色些。

禁帶寬度物理意義是實際上是反映了價電子被束縛強(qiáng)弱程度的一個物理量，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)以下幾點優(yōu)點：

1、寬禁帶半導(dǎo)體材料的禁帶寬度大，擊穿電場強(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。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)點比硅多太多了。

從現(xiàn)實而言，確實硅材料的潛力基本已經(jīng)被挖的差不多了，因此對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。