碳化硅的晶体结构与特性

碳化硅（SiC）是一种合成的半导体精细陶瓷，在广泛的工业市场中都有出色表现。 由于可获得高密度和开放式多孔结构，制造商可从折衷的碳化硅牌号中受益。 碳化硅结合了材料出色的高温强度和耐热冲击性，以及固有的令人印象深刻的机械性能，是全球用途最广泛的耐火陶瓷之一。

晶体结构

碳化硅存在着约250种结晶形态。由于碳化硅拥有一系列相似晶体结构的同质多型体使得碳化硅具有同质多晶的特点。这些多形体的晶体结构可被视为将特定几种二维结构以不同顺序层状堆积后得到的，因此这些多形体具有相同的化学组成和相同的二维结构，但它们的三维结构不同。

α-碳化硅(α-SiC)是这些多型体中最为常见的，它是在大于1700°C的温度下形成的，具有类似纤锌矿的六方晶体结构。具有类似钻石的闪锌矿晶体结构的β-碳化硅(β-SiC)则是在低于1700°C的条件下形成的。β-碳化硅因其相较α-碳化硅拥有更高的比表面积，所以可用于非均相催化剂的负载体。

纯的碳化硅是无色的，工业用碳化硅由于含有铁等杂质而呈现棕色至黑色。晶体上彩虹般的光泽则是因为其表面产生的二氧化硅钝化层所致。

碳化硅高达2700°C的升华温度使得它适合作为制造轴承和高温熔炉的部件。它本身也具有较高的化学惰性。由于其相较于晶体硅具有更高的热电导率、电场击穿强度和电流密度，所以在高功率的半导体材料方面具有更好的应用前景。此外碳化硅的热膨胀系数也非常低（4.0×10-6/K）同时也不会发生可能引起的不连续性热膨胀的相变。

优势特性

碳化硅（SiC）是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，世界各国对SiC的研究非常重视，纷纷投入大量的人力物力积极发展，美国、欧洲、日本等不仅从国家层面上制定了相应的研究规划，而且一些国际电子业巨头也都投入巨资发展碳化硅半导体器件。

与普通硅相比，采用碳化硅的元器件有如下特性：

1、高压特性

碳化硅器件是同等硅器件耐压的10倍

碳化硅肖特基管耐压可达2400V。

碳化硅场效应管耐压可达数万伏，且通态电阻并不很大。

2、高频特性

3、高温特性

在Si材料已经接近理论性能极限的今天，SiC功率器件因其高耐压、低损耗、高效率等特性，一直被视为“理想器件”而备受期待。然而，相对于以往的Si材质器件，SiC功率器件在性能与成本间的平衡以及其对高工艺的需求，将成为SiC功率器件能否真正普及的关键。