電動車、5G、新能源：寬能隙元件大顯身手

圖／路透

【作者： 籃貫銘】

隨着運算需求不斷地提高，新興能源也同步崛起，傳統矽基半導體材料逐漸逼近其物理極限，而寬能隙半導體材料以其優越的性能，漸漸走入主流的電子系統設計之中。它以更高的擊穿電壓、更快的開關速度、更高的工作溫度，讓寬能隙半導體材料在 電動車、5G 通訊、再生能源等領域，展現出巨大的應用潛力，也爲半導體產業帶來了一場全新的技術變革。

什麼是寬能矽材料?

寬能隙材料是指禁帶寬度 (band gap) 比傳統半導體材料 (如矽) 更寬的半導體材料。禁帶寬度是指將電子從價帶激發到導帶所需的能量，而寬能隙材料的禁帶寬度通常大於 2 電子伏特 (eV)，而矽的禁帶寬度約爲 1.1 eV。

至於爲什麼寬能隙材料很重要？因爲更寬的禁帶寬度賦予了這些材料許多優於傳統半導體的特性，例如更高的擊穿電壓， 可以承受更高的電壓，減少功率損耗，提高效率。再者，更高的工作溫度，可以在更高的溫度下工作，更適合於惡劣環境。其三，更快的開關速度，可以更快地開關，提高效率和性能。

目前常見的寬能隙材料，包含碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、以及正逐漸冒出頭角的氧化鎵 (Ga2O3)。

SiC具有高擊穿電壓、高熱導率和高電子飽和速度，廣泛應用於功率電子元件；GaN則具有高電子遷移率和高擊穿電壓，適用於高頻和高功率應用；Ga2O3具有超寬禁帶寬度和高擊穿電壓，是新興的寬能隙材料。

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