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第三代半导体到底是什么?
信息来源: 发布日期:2023-01-04
第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料,具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。


一、二、三代半导体什么区别?

区别一二三代半导体的,并不是技术的先进程度,而是材料。它们之间,不是一个替代关系,而应该是应用场合细分的关系。它们的应用场景有交叉,但不完全重合。

一、材料

第一代半导体材料,发明并实用于20世纪50年代,以硅(Si)、锗(Ge)为代表,特别是硅,构成了一切逻辑器件的基础,目前全球95%以上的半导体芯片和器件是用Si作为基础材料生产的。主要应用于集成电路的晶圆片和功率器件,如电脑的CPU、GPU、内存、手机的SoC等器件。

第二代半导体材料,发明并实用于20世纪80年代,主要是指化合物半导体材料,以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表。4G时代大部分通信设备的材料,都是砷化镓的应用领域。不过由于资源稀缺、大尺寸制备困难、价格贵等原因,尤其是砷有毒性、污染环境,第二代半导体材料应用受到很大局限。

第三代半导体材料,发明并实用于本世纪初年,涌现出了碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石(C)、氮化铝(AlN)等具有宽禁带(Eg>2.3eV)特性的新兴半导体材料,因此也被成为宽禁带半导体材料。碳化硅和氮化镓并称为第三代半导体材料的双雄。

二、带隙

第一代半导体材料,属于间接带隙,窄带隙;

第二代半导体材料,直接带隙,窄带隙;

第三代半导体材料,宽禁带,全组分直接带隙。和传统半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

三、应用

第一代半导体材料主要用于分立器件和芯片制造;

第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料,广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。

第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件,应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。第三代半导体材料已被认为是当今电子产业发展的新动力。


资料来源:千际投行,资产信息网,国融证券

第三代半导体的优势?

与传统材料相比,第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,因此,其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热率,以及更强的抗辐射能力等诸多优势,在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。


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