身为第三代的半导体材料–SiC具有宽带隙、热导率高、电子的饱和漂移速度大、临界击穿电场高，以及介电常数低、化学稳定性好等特点，成为制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波长发光及光电整合元件的理想材料。在高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体元件及紫外探测器等方面，都具有广泛的应用前景。
SiC优越的半导体特性，未来将可为众多的元件所采用。SiC拥有高温结构材料特性，目前已经广泛应用于航空、航天、汽车、机械、石化等工业领域。利用其高热导、高绝缘性，目前在电子工业中则是用于大规模整合电路的基板和封装材料。在冶金工业中则作为高温热交换材料和脱氧剂。随着SiC半导体技术的进一步发展，SiC元件的应用领域也越来越广阔，成为国际上新材料、微电子和光电子领域研究的新热点。
碳化硅MOS的优点
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功率损失极低
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开关比硅更快，更可靠 -
在击穿电压相同的条件下，芯片尺寸更小 -
能效更高 -
导热性高
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开关损耗更低，二极管开关性能出色
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更小、更轻量化的系统
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工作节温最高200°C
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散热要求降低，可用于轻量化系统，延长使用寿命
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完全兼容标准栅极驱动器
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设计更简单
碳化硅器件的性能和可靠性在电动汽车领域的五个关键应用中尤其有效：
五大汽车应用中四个适合碳化硅
其一是车载DC-DC转换器。电动汽车的不同系统——动力推进、HVAC、车窗升降、内外照明、信息娱乐和一些传感器——由不同电压驱动。车载DC-DC转换器必须实时地将正确的电压转换和分配给每个系统，使所有系统都能作为一个整体工作。碳化硅器件确保了这一过程比任何硅基解决方案都更快、更可靠、更高效。
其二是非车载直流快速充电器。它将输入的外部AC转换为电动汽车所需的DC电源模式，并将其存储在电池中。习惯了5分钟加满油的司机们不愿意等上几个小时才让他们的车重新上路。碳化硅的优异开关速度是一系列新型快速充电器的核心。
其三是车载蓄电池充电器。它将来自电池子系统的DC电源转换为主驱动电机的AC电源。当车辆插上电网的外部电源时，该装置的整流电路将AC电源转换为DC电源，为蓄电池充电。该系统还通过再生制动收集车辆动量产生的动能，并将其送到电池。在每一个阶段，碳化硅都能更快地发挥这些功能，与硅相比，碳化硅体积小60%，器件热量和能量损失更少。
四是电动汽车动力总成/主逆变器。所有电动汽车动力传动系统的实现都取决于设计师。目标是使用更少的动力，以更低的价格设计一个流畅的系统，让所有运动部件更快地运行。碳化硅能够用业界最低的漏源导通电阻来处理大电流，这增加了消费者单次充电的续航距离。
新能源汽车是碳化硅最主要应用场景之一，也是最大的市场之一，特斯拉已经给其他整车厂做出了表率。从目前新能源汽车行业的发展需求和趋势来看，碳化硅车用的趋势不可逆转，尤其是应用于电机控制器的碳化硅模块，将逐步取代目前的硅基IGBT，逐步成为行业的新宠儿。
碳化硅（SiC）与硅相比，具有许多优点。不过，宽带隙材料比硅基材料的量产难度更高。碳化硅晶圆长晶的时间约需要7至10天，而且生成的高度可能只有几寸，再加上后续的加工制程也因为硬度的影响而相对困难，因此其产能十分有限。
SiC功率模块
碳化硅功率模块是全球电力电子器件大型企业目前重点的发展方向。碳化硅功率模块已经在一些高端领域实现了初步应用，包括高功率密度电能转换、高性能电机驱动等等，并具有广阔的应用前景和市场潜力。这些全碳化硅功率模块组合了碳化硅MOSFET器件和肖特基二极管，利用高速开关及低损耗的特性，可替换原来额定电流为200～400A的硅基IGBT模块。因器件散热性提高，使得装置的体积缩小了一半，并且发热量小，可缩小冷却装置，实现装置的小型化，同时可以将电力转换时的损耗削减85%以上，大幅削减工业设备的电力损耗。全碳化硅MOSFET(或JFET)模块的优良特性使它具备在10kV以下的应用中取代硅基IGBT的巨大潜力，取代的速度和范围将取决于碳化硅材料和器件技术的成熟速度和成本下降的速度。
小结
碳化硅电力电子器件在提高电能利用效率和实现电力电子装置的小型化方面将发挥越来越大的优势。碳化硅电力电子器件能提高电能利用的效率，来实现电能损失的减少，因为相对于硅器件，碳化硅器件在降低导通电阻和减小开关损耗等方面具有优势。比如，由二极管和开关管组成的逆变电路中，仅将二极管材料由硅换成碳化硅，逆变器的电能损失就可以降低15～30%左右，如果开关管材料也换成SiC，则电能损失可降低一半以上。利用碳化硅制作的电力电子器件具备三个能使电力转换器实现小型化的特性：更高的开关速度、更低的损耗和更高的工作温度。碳化硅器件能以硅器件数倍的速度进行开关。开关频率越高，电感和电容等储能和滤波部件就越容易实现小型化;电能损失降低，发热量就会相应减少，因此可实现电力转换器的小型化;而在结温方面，硅器件在200°C就达到了极限，而碳化硅器件能在更高结温和环境温度的情况下工作，这样就可以缩小或者省去电力转换器的冷却机构。
随着碳化硅电力电子器件的技术进步，目前碳化硅器件相对于硅器件，不仅有性能的巨大优势，在系统成本上的优势也逐渐显现。根据美国Cree公司的评估，与使用硅IGBT和硅二极管相比，使用该公司的第2代SiC MOSFET和SiC二极管能够降低升压转换器的总成本。具体来说，通过提高开关频率来缩小电感器、降低电感器的成本，可使总成本压缩到比使用Si功率元件时更低的程度。以10kW级的升压转换器为例，按照Cree公司估算的结果，如果使用Si功率元件，在20kHz下开关，需要的成本是181.4美元，而使用SiC功率元件，在60kHz、100kHz下驱动的话，成本将分别降至170美元、163美元。使用SiC功率元件有望降低电力转换器的总成本。
在电力电子器件应用的众多领域，比如输电系统、配电系统、电力机车、混合动力汽车、各种工业电机、光伏逆变器、风电并网逆变器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等，碳化硅器件将逐步地展现出其性能和降低系统成本方面的优势。作为下一代电力电子器件的主要方向，碳化硅电力电子器件将为电力电子带来重要的技术革新，并推动电力电子领域在今后二、三十年的发展。
