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第三代半导体材料，主要代表碳化硅和氮化相对于前两代半导体材料而言，在高温、高压、高频的工作环境下有着明显的优势。

碳化硅早在1842年就被发现了，直到1955年才开发出生长***碳化硅晶体材料的方法，1987年商业化生产的的碳化硅才进入市场，21世纪后碳化硅的商业应用才算铺开。

与硅相比，碳化硅具有更高的禁带宽度，禁带宽度越宽，临界击穿电压越大，高电压下可以减少所需器件数目。具有高饱和电子飘逸速度，制作的元件开关速度大约是硅的3-10倍，高压条件下能高频操作，所需的驱动功率小，电路能量损耗低。具有高热导率，可减少所需的冷却系统，也更适用于高功率场景下的使用，一般的硅半导体器件只能在100℃以下正常运行，器件虽然能在200℃以上工作，但是效率大大下降，而碳化硅的工作温度可达600℃，具有很强的耐热性。并且混合SIC器件体积更小，工作损耗的降低以及工作温度的上升使得集成度提高，体积减小。

（一）碳化硅的合成和用途

碳化硅的合成是在一种特殊的电阻炉中进行的，这个炉子实际上就只是一根石墨电阻发热体，它是用石墨颗粒或碳粒堆积成柱状而成的。这根发热体放在中间，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工业盐1.5%~4%的比例均匀混合，紧密地充填在石墨发热体的四周。当通电加热后，混合物就进行化学反应，生成碳化硅。其反应式为：

SiO2+3C→SiC+2CO↑

反应的开始温度约在1400℃，产物为低温型的β-SiC，基结晶非常细小，它可以稳定到2100℃，此后慢慢向高温型的α-SiC转化。α-SiC可以稳定到2400℃而不发生显著的分解，至2600℃以上时升华分解，挥发出硅蒸气，残留下石墨。所以一般选择反应的终温度为1900~2200℃。反应合成的产物为块状结晶聚合体，需粉碎成不同粒度的颗粒或粉料，同时除去其中的杂质。

     碳化硅陶瓷

    碳化硅陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。下面为大家来介绍一下碳化硅陶瓷的良好导热性能。

　　碳化硅陶瓷的良好导热性能 陶瓷的优异性能与其***结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12%左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。

除了用烧结法制造碳化硅制品以外，自从发明了热压烧结技术以后，碳化硅制品也可以用热压法制造，并且可以获得更优良的烧结性能。热压工艺是把坯料的成型和烧成结合为一个过程，即坯料在高温同时又在压力下一次成型并烧结。这种方法在冶金工业中用于粉末冶金已有数十年的历史，在特种耐火材料工业生产中已经逐步推广应用。采用热压成型烧结，可以缩短制造时间，降结温度，改善制品的显微结构，增加制品的致密度，提高材料的性能。选择适当的温度、压力和坯料粒度等热压工艺条件，就可达到优良的热压效果。热压工艺对难熔化合物的制造特别有用。热压用的模具因为既要经受1000℃以上的高温，并且还要在高温下承受数kN的压力，因此，对制造难熔化合物制品一般均用高强度石墨作模具。