不知道大家有沒有跟小編一樣，看到Si Mosfet、Si IGBT、SiC Mosfet出現后，就一直在想為啥沒有SiC IGBT？？？

首要說明SiC其實是可以做IGBT的，而我們看不到的原因是：因制備成本太高，且性能“過剩”，因此在大多數應用場合都“毫無競爭力”，因此目前無存活空間，所以你就基本看不到商業化的SiC IGBT了。

如下引用一段知乎上英飛凌的說明：“Si材料的Mosfet存在一個問題，即耐受電壓能力高了芯片就會相應地變厚，導通損耗也就很高，所以硅材料的Mosfet一般只能做低壓器件。

SiC是一種寬禁帶半導體材料，可以做到很高的耐壓下芯片還很薄，而現在SiC的Mosfet可以做到6500V耐壓，已經能覆蓋現在的IGBT耐壓水平了，且Mosfet的芯片結構比IGBT簡單，所以目前沒有必要用SiC來做IGBT浪費成本。除非以后需要10kV級別的器件才有可能考慮SiC的IGBT。”

接著知乎上一只硬件喵“T-BuNO3”的解釋也很不錯：“SiC IGBT已經有了，但是只是在高耐壓開關的場合小范圍內使用，例如某些換流站和牽引站，目前還沒有大規模的推廣碳化硅的IGBT。

我們現在的民用級別的電力電子設備多偏向低電壓大電流，在這個方向上，個人覺得氮化鎵半導體制成的MOSFET或IGBT可能更適合一些。”

PS：在實際生產中，除了本文提到的Si及SiC，還有眾多半導體材料可以供功率器件選擇，根據不同的應用場景可選擇不一樣的材料呢，例如最近很火的快充頭則是選用了氮化鎵這種材料。

igbt、mosfet與BJT的區別？

上文說了幾個名詞，下文來補充說明一下那幾個名詞之間的關系。作為半導體行業的重要細分領域，功率半導體是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，而“功率半導體界”鼎鼎有名當屬igbt、mosfet與BJT。相對于邏輯芯片，功率半導體追趕的技術難度相對較小，國內配套的產業鏈也更完整。在行業屬性方面，功率半導體不需要追趕摩爾定律，大多采用成熟工藝，更加倚重制程工藝、封裝設計和新材料迭代，整體趨向集成化、模塊化。

略去很多復雜的說明，總的來說BJT出現在MOSFET之前，而MOSFET出現在IGBT之前，這三者雖然在之前的基礎上進行了改進，但并非是完全替代的關系，三者在功率器件市場都各有所長，應用領域也不完全重合。因此，在時間上可以將其看做祖孫三代的關系，但在技術、應用等方面更像是并列關系。

發展到現在，Si MOSFET主要應用于中小功率場合如電腦功率電源、家用電器等，具有門極輸入阻抗高、驅動功率小、電流關斷能力強、開關速度快、開關損耗小等優點。隨著下游應用發展越來越快，Si MOSFET的電流能力顯然已經不能滿足市場需求。為了在保留Si  MOSFET優點的前提下降低器件的導通電阻，人們曾經嘗試通過提高Si MOSFET襯底的摻雜濃度以降低導通電阻，但襯底摻雜的提高會降低器件的耐壓，這顯然不是理想的改進辦法。但是如果在Si MOSFET結構的基礎上引入一個雙極型BJT結構，就不僅能夠保留Si MOSFET原有優點，還可以通過BJT結構的少數載流子注入效應對n漂移區的電導率進行調制，從而有效降低n漂移區的電阻率，提高器件的電流能力。簡單的說用人們將MOSFET與BJT結合后，制備了性能更為特別的Si IGB。在不斷的改進后，目前IGBT已經能夠覆蓋從600V—6500V的電壓范圍（如用于低壓下Si IGBT并沒有占便宜哦 ），應用涵蓋從工業電源、變頻器、新能源汽車、新能源發電到軌道交通、國家電網等一系列領域。IGBT憑借其高輸入阻抗、驅動電路簡單、開關損耗小等優點在龐大的功率器件世界中贏得了自己的一片領域。在工業領域，使用IGBT的變速驅動器越來越多地取代工業應用中的傳統電機：其可以顯著提高能效，精確控制工業電機，節約約20—30%的能源消耗。

而后來發展起來的SiC mosfet 與 Si IGBT 的應用近乎重合，但SiC元件由于具備高導熱特性，加上材料具有寬能隙特性而能耐高壓與承受大電流，更符合高溫作業應用與高能效利用的要求，于是眾家觀點都統一認為，隨著碳化硅器件工藝技術的成熟，SiC成本下降是必然的趨勢，因此SiC mosfet將會慢慢蠶食掉 Si IGBT，只是時間長短而已。

哦，上文貌似忘記給BJT說明一下了。由于BJT 是雙極性器件，在工作過程中，器件結構漂移區中注入載流子的貯存時間，導致其不能在高頻下工作。BJT是最老的開關器件，目前由于國內仍有一批尚未淘汰的BJT生產線沒有停產，仍然活躍于低端市場。低壓BJT開關頻率可以較高，但由于飽和CE壓降高達0.4V以上而遠遜于MOSFET，只被用在最低端領域。高壓BJT驅動麻煩，需使用低壓大電流的電流源驅動，一般使用變壓器驅動，在驅動不當或電壓應力過大時容易發生二次擊穿而失效，適合中功率(50~1000W)，對成本極度敏感的市場。

功率半導體的應用場景

近年來，萬物互聯的呼聲越來越高，以汽車、高鐵為代表的交通工具，以光伏、風電為代表的新能源領域，以手機為代表的通信設備，以電視機、洗衣機、空調、冰箱為代表的消費級產品，都在不斷提高電子化水平，其中又以新能源汽車的高度電子化最為引人注目；與此同時，工業、電網等傳統行業也在加速電子化進程。

幾乎全行業的電子化發展，勢必大大增加了對功率半導體器件的需求。目前全球的功率半導體器件主要由歐洲、美國、日本三個國家和地區提供，他們憑借先進的技術和生產制造工藝，以及領先的品質管理體系，大約占據了全球70％的市場份額。

而在需求端，全球約有35％的功率半導體器件產能被中國大陸所消耗，是全球最大的需求大國，但其自給率卻僅有10％，嚴重依賴進口。

↓↓功率半導體主要產品的特性及應用領域

什么場景其實想要 SiC IGBT

經過上文的啰嗦啰嗦。我們大概知道，成本是目前 SiC IGBT“生存”的最為關鍵的因素！那是否有SiC IGBT的潛在的應用方向呢？其實，需要10kv的應用領域是真實存在的，如電力電子變壓器（Power Electronic Transformer，PET）， 也稱固態變壓器或者智能變壓器。

PET 一般應用于中高壓場合，電力機車牽引用的車載變流器；智能電網 / 能源互聯網以及分布式可再生能源發電并網等。目前，采用Si IGBT，PET 面臨著如下瓶頸：電能轉換效率低、功率密度低和可靠性差等。而瓶頸產生的主要因素是應用其中的功率半導體器件的耐壓水平有限，導致 10kV 電壓需要采用多單元級聯的拓撲，從而導致了功率器件、儲能電容、電感等數量相當的龐大。SiC MOS 的通態電阻會大幅度增加，導致的損耗會很大，使得其并不適合以 10kV 以上電壓的設備。而 SiC IGBT 將會有優越的通態特性，以及開關速度和良好的安全工作區域，在 10kV~25kV 的場合“大顯身手”，有望使目前電力電子變壓器更上一層樓，因此在該領域的應用或許是SiC IGBT的機會所在。其實SiC IGBT的發展至少也有30年了，大眾視野中很少會提及到SiC IGBT產品，并不是沒有，只是太多事情是我們目不可及的。就目前而言，SiC器件的制成還有著很多難點需要等待突破和解決呢。

參考資料

1、為什么不用sic做igbt? 英飛凌；www.zhihu.com

2、三極管，MOSFET, IGBT的區別？橘子說IGBT；www.zhihu.com

3、SiC IGBT--PET的未來？羅姆半導體社區

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