SiCはGaNとよく比べられます。バンドギャップはSiCが3.26eV, GaNが3.5eVとシリコンの1.1eVに比べて約3倍です。そのため、ワイドギャップ半導体と呼ばれます。高温で半導体として使えるかどうかは、バンドギャップを超えて熱励起される電子や正孔の数がドーピングで制御される電子や正孔の数よりもずっと少ないという条件で決まります。熱励起の確率はf(ΔE,T)=exp(-ΔE/kT)で、ΔEがバンドギャップに相当します。例えば、T=300℃＝573Kとすると、f(1.1eV,573K)=2×10^-10に対し、f(3.26eV,473K)=2×10^-29です。シリコン半導体デバイスは300℃になると動作が怪しくなりますが、SiCだとまだ使えるということになります。熱伝導効率は温度差に比例するため、高温の方が熱伝導効率がよく放熱器が小さくてすむので、装置の小型化に役立ちます。さらに、SiCもGaNも絶縁耐圧が3MV/cmで、シリコンの0.3MV/cmに比べて一桁高いため、同じ構造のデバイスでも1桁大きな電圧を制御できます。これも小型化に役立ちます。最近はACアダプターや車載機器で高電圧をスイッチングする必要があるので、需要が高まっています。GaNに対するSiCの明確な優位性は熱伝導度で、SiCが4.9W/cm2・℃に対しGaNは1.3W/cm2・℃です。これは許容される電力損失を決めるに重要な要素になります。
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/sic/sic_what1
LEDやレーザーを作るときにはGaNの方が圧倒的に高性能です。Cree社はSiCの青色発光ダイオードを世に出しましたが、現在はGaNをやっているようです。
同ページの下の方にカタログがありますが、SiCのトランジスタは市販されています。耐圧が非常に高いので、プラズマの電源などに使うと回路設計が楽になります。
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/sic/sic_what3
によると、SiCはSiに比べてMOSFET駆動のためのゲート電圧を高くする必要があるそうです。Siは4Vで十分ですが、SiCは18V以上です。GaNは5Vと書いてありますが、回路設計上に工夫が必要のようです。GaNの高周波デバイスを使ったことがありますが、負電源が必要で、つながないと一発で壊れると脅されました。新素材によるデバイスが出てくると回路屋さんもたいへんです。
https://esh.rohm.co.jp/s/article/000010647?language=ja
英語は https://en.wikipedia.org/wiki/Wide-bandgap_semiconductor
”Wide-bandgap semiconductors (also known as WBG semiconductors or WBGSs) are semiconductor materials which have a larger band gap than conventional semiconductors.”
conventional 通常の
“Wide-bandgap semiconductors permit devices to operate at much higher voltages, frequencies, and temperatures than conventional semiconductor materials like silicon and gallium arsenide. They are the key component used to make short-wavelength (green-UV) LEDs or lasers, and are also used in certain radio frequency applications, notably military radars.”
permit devices to operate at higher temperatures 素子が高温で動作するのを許容する
radar レーダー
”Solid-state lighting using wide-bandgap semiconductors has the potential to reduce the amount of energy required to provide lighting compared with incandescent lights, which have a luminous efficacy of less than 20 lumens per watt. The efficacy of LEDs is on the order of 160 lumens per watt.”
lighting らイティング 照明
incandescent light インカン「デッ」セント 白熱灯
efficacy 効能と訳すことが多いですが、ここでは「効率」がいいでしょう。
※ Efficacy refers to the ability to produce a desired or intended result, while efficiency focuses on how well resources are used to achieve that result, minimizing waste. In essence, efficacy is about doing the right things, and efficiency is about doing things right. (answer by Google AI)