工程师两难之GaN还是SiC？到底该pick谁？

氮化镓晶体管和碳化硅 MOSFET是近两三年来新兴的功率半导体，相比于传统的硅材料功率半导体，他们都具有许多非常优异的特性：耐压高，导通电阻小，寄生参数小等。他们也有各自与众不同的特性：氮化镓晶体管的极小寄生参数，极快开关速度使其特别适合高频应用。碳化硅MOSFET的易驱动，高可靠等特性使其适合于高性能开关电源中。

本文基于英飞凌科技有限公司的氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET产品，对他们的结构、特性、两者的应用差异等方面进行了详细的介绍。

作为第三代功率半导体的绝代双骄，氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET日益引起工业界，特别是电气工程师的重视。之所以电气工程师如此重视这两种功率半导体，是因为其材料与传统的硅材料相比有诸多的优点，如图1所示。氮化镓和碳化硅材料更大的禁带宽度，更高的临界场强使得基于这两种材料制作的功率半导体具有高耐压，低导通电阻，寄生参数小等优异特性。当应用于开关电源领域中，具有损耗小，工作频率高，可靠性高等优点，可以大大提升开关电源的效率，功率密度和可靠性等性能。

由于具有以上优异的特性，氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET正越来越多的被应用于工业领域，且将被更大规模的应用。图2是IHS Markit给出的这两种功率半导体应用领域及其销售额预测。随着应用领域的扩大，氮化镓晶体管和碳化硅MOSFET的销售额也将随之大幅度增长。图3是IHS Markit提供的这两种功率半导体销售量预测。

在本文的第2章，将对氮化镓晶体管的结构和特性，特别是英飞凌科技有限公司的氮化镓晶体管产品进行详细的介绍。第3章将对碳化硅MOSFET的结构和特性特别是英飞凌科技有限公司的碳化硅MOSFET产品进行详细的介绍。在第4章中，将对采用这两种功率半导体应用于同一电路中进行对比分析，从而更清晰的说明两者应用中的相同点和不同点，最后将对全文进行总结。

氮化镓晶体管结构及其特性

氮化镓晶体管的结构

与硅材料的功率半导体不同，氮化镓晶体管通过两种不同禁带宽度（通常是AlGaN和GaN）材料在交界面的压电效应形成的二维电子气（2DEG）来导电，如图4所示。由于二维电子气只有高浓度电子导电，因此不存在硅MOSFET的少数载流子复合（即体二极管反向恢复）的问题。