电子和空穴从价带跃迁至导带所需的能量即称为带隙。硅(Si)的带隙为1.12eV(电子伏特)。具有较大值的半导体即称为宽带隙半导体。碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)都是宽带隙半导体。
典型半导体材料的物理特性常数如下表所示。
由于宽带隙半导体的晶格常数较小,因此原子之间的键合强度变强。这意味着高介电击穿强度和导热系数。
4H-SiC的带隙为3.26eV,介电击穿强度为2.8×106,与Si的3×105相比,这是一个非常大的值。
Si和主要宽带隙半导体的物理特性常数
特性 | 单位 | Si | 4H-SiC | 6H-SiC | 3C-SiC | GaN | GaAs | 金刚石 |
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带隙 | eV | 1.12 | 3.26 | 3.02 | 2.23 | 3.39 | 1.43 | 5.47 |
电子迁移率μe | cm2/Vs | 1400 | 1000/1200 | 450/100 | 1000 | 900 | 8500 | 2200 |
空穴迁移率μh | 600 | 120 | 100 | 50 | 150 | 400 | 1600 | |
介电击穿强度Ec | V/cm | 3.0×105 | 2.8×106 | 3.0×106 | 1.5×106 | 3.3×106 | 4.0×105 | 1.0×107 |
导热系数λ | W/cmK | 1.5 | 4.9 | 4.9 | 4.9 | 2.0 | 0.5 | 20 |
饱和电子漂移速度Vsat | cm/s | 1.0×107 | 2.2×107 | 1.9×107 | 2.7×107 | 2.7x107 | 2.0×107 | 2.7×107 |
相对介电常数ε | 11.8 | 9.7/10.2 | 9.7/10.2 | 9.7 | 9.0 | 12.8 | 5.5 |