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《SiC材料半导体分立器件通用规范》

编制说明

西安卫光科技有限公司

2019.3.6

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《SiC材料半导体分立器件通用规范》编制说明

一、任务来源

依据陕西省技术质量监督局下达的“2018年第一批地方标准制修

订项目计划的通知”（陕质监标函〔2018〕27号）进行该标准的编制，

该项目编号为：2018-G015，标准名称：《SiC材料半导体分立器件通用

规范》。

（）：

起草单位项目承担单位西安卫光科技有限公司

协作单位（项目参与单位）：中国航天科技集团有限公司第九院第

七七一研究所

主要起草人：王嘉蓉、安海华、刘建军、姜伟、井小斌

二、制定标准的必要性和意义

1、发展SiC器件的意义

硅材料“统治”半导体器件已50多年，目前仍是最主要的半导

体材料，但硅固有的物理属性，如带隙较窄、电子流动性和击穿电场

较低等特点限制了其在高频高压、大功率器件方面的应用，尤其是结

温200℃限制了Si器件在高温环境中的使用。

SiC材料的出现，对半导体功率器件是一个巨大的转机。SiC材

料不但击穿电场强度高、热稳定性好、同时还具有载流子饱和漂移速

度高、热导率高等特点。以SiC材料为基底的器件，导热性能是Si

材料的3倍以上；在相同反压下，SiC材料的击穿电场强度比Si高

10倍以上，而内阻仅是Si材料的百分之一。SiC器件工作温度可达

600℃以上，远高于Si器件的150℃∽175℃。

基于以上优势，SiC材料制造的各种耐高温、高频、大功率器件

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被应用于Si器件难以胜任的邻域，如太阳能发电用、逆变装置、高

电压输出DC/DC转换装置以及马达驱动逆变器装置等，在使用中SiC

器件与Si器件相比，开关损耗最大可消减50％，电源转换效率最大

改善2％，同时开关频率还提高了2∽3倍。这些性能的提高还可以

减少或缩小外置部件，大幅度缩小装置的体积和重量。

虽然SiC器件成本高于Si器件，但SiC器件带来的系统性能提

升，一方面开关损耗大幅度降低，从而大幅度提升系统效率；另一方

面无开关损耗、散热性能好，减小周边器件数量或使用体积更小器件

替代，同时线路得到优化，整体上缩小了系统尺寸。所以从性价比上

看，SiC器件优势非常明显，替代Si器件只是时间问题，是半导体

器件发展的必然趋势，同时SiC器件固有的强抗辐射能力更是空间级

应用无可替代的。

2、《SiC材料半导体分立器件通用规范》的目的和意义：

1）SiC器件是近年来出现的新材料、新器件，现有半导体器件标

准体系中没有包含SiC器件，不论是命名方法、试验方法、通用规范

中都未包含。

2）现有半导体分立器件通用规范中的考核内容、试验项目、试

验方法、抽样数等并不适用于SiC器件，如：

①SiC器件的工作温度达600℃以上（结温更高），但现有GJB33A

《军用分立器件总规范》中的高温反偏条件为TA=150℃，高温寿命条

件TA=150℃，温度循环试验最严酷只到试验条件E（-65℃∽300℃），

热冲击最严酷的试验条件C（-65℃∽150℃），民用标准考核温度范围

更窄。

②同时SiC器件固有的强抗辐射能力，通用规范中考核项目也不

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适用。民用通用规范中没有此项考核要求。

③SiC材料制备的昂贵、SiC器件工艺的瓶颈，使器件生产成本远

远高于Si器件5∽6倍，因此用现有通用规范中的抽样数进行试验，

企业难以承受。

④GJB33A《半导体分立器件总规范》中要求，高温测试在最高

额定温度下测试，对于SiC器件600℃以上的工作温度是难以实现的