原创 GaN、超级SI、SiC三种材料的MOS应用区别

如果想要说明白这三种MOS器件的用途区别，首先要做的是搞清楚这三种功率器件的特性。然后再根据材料特性分析具体应用。

     从材料分类来讲：

(1) 第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料。
(2) 第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，（例如InP, GaAs等应用在射频领域）
(3)第三代半导体材料主要以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、氮化铝（AlN）等化合物材料为代表的宽禁带半导体材料。

     从工作特性来讲：

（1）SI MOS适合在1KV  150KHz的开关频率下工作，超级SI适合在300KHz以内的开关频率下工作。SI IGBT适合在650V--4KV，100KHz以内的开关频率下工作，超级SI适合在1KV以内、300KHz以内，135°以内的开关频率下工作。未来的方向超级硅MOS器件会逐渐的替代传统硅MOS。
（2）SiC适合工作在1KV以上，300KHz以内，175°以内的条件下，适合大功率电源设计。一般替代IGBT器件。
（3）GaN适合工作在1KV以内，2MHz以内，150°以内的条件下，适合应用在几千瓦以内的电源设计，一般用来替代200mR以上，300K以上工作条件下的SI-MOS。

     从半导体功率器件替代发展方向来讲：

（1）超级硅会逐渐替代650V以内、200mR以上内阻的部分SI MOS器件。多为150W以内的小型高功率密度电源。
（2）SIC MOS主要替代IGBT单管。多用在6KW以上的高功率密度电源。
（3）GaN主要替代1KV以内的功率MOS或者IGBT单管，实现高频化、高功率密度的小体积电源设计。多用在6KW以内的高功率密度电源。

    从应用方向来讲，电源产品应用了第三代功率半导体之后，高频化、小型化、高效化在电源行业逐渐变的可能。

Si和化合物半导体是两种互补的材料，化合物的某些性能优点弥补了Si晶体的缺点，而Si晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势，且两者在应用领域都有一定的局限性，因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容，取各自的优点，从而生产出符合更高要求的产品，如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、三代是一种长期共同的状态。