芯课堂 | GaN、超级SI、SiC三种材料的MOS应用区别

如果想要说明白GaN、超级SI、SiC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

第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料。

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）。

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

SI MOS适合在1KV 150KHz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。

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。

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

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。

SIC MOS主要替代IGBT单管。多用在6KW以上的高功率密度电源。

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。

芯干线科技是一家由功率半导体资深海归博士、电源行业市场精英和一群有创业梦想的年轻专业人士所创建宽禁带功率器件原厂。2022年被评为规模以上企业，2023年国家级科技型中小企业、国家级高新技术企业，通过了ISO9001生产质量管理体系认证。在2024年通过了IATF16949汽车级零部件生产质量管理体系认证。

公司自成立以来，深耕于功率半导体Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模块的研发和销售。产品被广泛应用于消费、光伏、储能、汽车、Ai服务器、工业自动化等能源电力转换与应用领域。

公司总部位于南京，分公司遍布深圳、苏州、江苏等国内多地，并延伸至北美与台湾地区，业务版图不断拓展中。