“功率半导体”多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。今朝，功率半导体材料正迎来材料更新换代，这些新材料就是SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓），二者的物理特点均优于如今应用的Si（硅），作为“节能王牌”受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大年夜等待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体，可大年夜幅进步产品效力并缩小尺寸，这是Si功率半导体元件（以下简称功率元件）无法实现的。
例如，SiC已开端用于铁路车辆用马达的逆变器装配以及空调等。
电能损掉可降低50％以上
应用以GaN和SiC为材料的功率元件之所以能降低电能损掉，是因为可以降低导通时的损掉和开关损掉。比如，逆变器采取二极管和晶体管作为功率元件，仅将二极管材料由Si换成SiC，逆变器的电能损掉就可以降低15～30％阁下，如不雅晶体管材料也换成SiC，则电能损掉可降低一半以上。
这些长处源竽暌冠GaN和SiC具备的物理特点。与Si比拟，二者均具备击穿电压高、带隙宽、导热率高、电子饱和速度高、载流子迁徙率高等特点。
有助于产品实现小型化
电能损掉降低，发烧量就会响应削减，是以可实现电力转换器的小型化。应用GaN和SiC制造的功率元件具备两个能使电力转换器实现小型化的特点：可进行高速开关动作和耐热性较高。
GaN和SiC功率元件能以Si功率元件数倍的速度进行开关。开关频率越高，电感器等构成电力转换器的部件就越轻易实现小型化。
耐热性方面，Si功率元件在200℃就达到了极限，而GaN和SiC功率元件均能在温度更高的情况下工作，如许就可以缩小或者省去电力转换器的冷却机构。
SiC制MOSFET的普及将大年夜沟道型产品开端
功率元件用SiC晶体管虽已开端投产，但普及程度还不如二极管，还逗留在极少数的特别用处。这是因为SiC晶体管的制造工艺比二极管复杂，成品率低，因而价格高。并且，固然速度在减缓，但Si晶体管的机能却一向仍在进步。与二极管比拟，“还有很大年夜的成长空间”（技恋人员）。就是说，今朝可以便利地应用低价位高机能的Si晶体管。
SiC晶体管重要有MOSFET、JFET以及BJT三种。个中，最先投产的是JFET。
JFET固然可以降低功率损掉，但根本上处于“常开（Normally On）工作”状况，即使不加载栅极电压也会工作。一般情况下，在大年夜功率的电源电路上，多欲望实现不加载栅极电压就不会驱动的“常闭工作”。JFET也有可以实现常闭工作的产品。然而，MOSFET因在道理上易于实现常闭工作，是以很多企业都在致力于研发MOSFET。
科锐（Cree）和罗姆已经投产了MOSFET。但还称不上是广泛普及。原因除了价格高外，还没有完全发挥出SiC的出色材料特点。个中导通时的损掉大年夜，为削减导通损掉而降低导通电阻的研发正在进行。
是以，在赓续降低SiC晶体管成本的同时，发挥SiC的出色材料特点，寻求Si无法实现的机能，词攀类研发正在加快推动。
降低导通电阻的办法是采取在栅极正下方开掘沟道。今朝已经投产的SiC制MOSFET都是“平面型”。平面型在为了降低沟道电阻而对单位进行微细化时，JFET电阻会增大年夜，导通电阻的降低存在局限性。而沟道型在构造上不存在JFET电阻。是以，适于降低沟道电阻、减小导通电阻。
今朝，很多范畴都将Si二极管、MOSFET及IGBT（绝悦魅栅双极晶体管）等晶体管用作功率元件，比如供电体系、电力机车、混淆动力汽车、工厂内的临盆设备、光发奋电体系的功率调节器、空调等白色家电、办事器及小我电脑等。这些范畴应用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。
固然沟道许可以降低导通电阻，但因为要在栅极正下方发掘沟道，是以量产程度难于平面型。所以尚未投产。最早估计2013年罗姆等的产品将面世。
GaN类功率元件可经由过程应用硅基板降低成本
GaN在LED及半导体激光器等发光元件及基站用高频袈洫件用处上实现了产品化，而功率元件用处的产品化才方才开端，落后于SiC。但这种情况也在变更。那就是制造成本的降低和电气特点的快速进步。
GaN类功率元件之所以可以或许降低成本，是因为可应用价格低而口径大年夜的硅基板。采取硅基板，可以应用6英寸以上的大年夜口径产品。比如，美国EPC公司及美国IR就应用硅基板，经由过程形成海外层而推出了GaN类功率元件产品。
对运行时导通电阻会上升的“电流崩塌”现象的克制、耐压等电气特点的进步也在取得进展。以耐压为例，尽管产品一般低于200V，但也有跨越了1kV的研发品。
今朝，投产GaN类功率元件的企业还很少，但估计大年夜2012年会开端逐渐增长。并且，2015年前后，结晶缺点削减至可用于功率元件用处的程度、口径高达6英寸的GaN基板很可能会见世。如不雅在GaN基板上形成GaN类功率元件，便可比应用硅基板等不合种材料的功率元件更易进步电气特点。
GaN和SiC将区分应用
2015年，市场上或许就可以稳定采购到功率元件用6英寸SiC基板。并且，届时GaN类功率元件除了硅基板之外，还有望应用GaN基板。也就是说，2015年前后，SiC制功率元件与GaN类功率元件就均可轻松制造了。
在对大年夜幅削减电力转换器中的电力损掉以及缩小电力转换器尺寸有强烈请求的用处方面，估计会采取SiC及GaN」现元件最初将根据应用终端的电力容量及开关频率区分应用。
GaN将重要用于中低容量用处，SiC将重要用于安闲量用处。并且，因为GaN制功率元件更合适高速开关动作，是以请求更高开关频率的用处估计会采取GaN。