中科医院专家微信 http://www.xxzywj.com/npxxx/兴起时间：二十世纪五十年代。代表材料：硅（Si）、锗（Ge）元素半导体材料。应用领域：集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业。历史意义：第一代半导体材料引发了以集成电路（IC）为核心的微电子领域迅速发展。对于第一代半导体材料，简单理解就是：最早用的是锗，后来又从锗变成了硅，并且几乎完全取代。原因在于：①硅的产量相对较多，具备成本优势。②技术开发更加完善。但是，到了40纳米以下，锗的应用又出现了，因为锗硅通道可以让电子流速更快。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到，将来会涉及到碳的应用，下文会详细讲解。②第二代半导体材料：以砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）为代表，是4G时代的大部分通信设备的材料。第三代半导体的应用咱们重点说一说碳化硅。碳化硅在民用领域应用非常广泛：其中电动汽车、消费电子、新能源、轨道交通等领域的直流、交流输变电、温度检测控制等。咱先举两个典型的例子：1.年，丰田汽车运用碳化硅MOSFET的凯美瑞试验车，逆变器开关损耗降低30%。2.年，三菱电机在逆变器上用到了碳化硅，开发出了全世界最小马达。而其他军用领域上，碳化硅更是广泛用于喷气发动机、坦克发动机、舰艇发动机、风洞、航天器外壳的温度、压力测试等。为什么我说要重点说说碳化硅呢？因为半导体产业的基石正是芯片，而碳化硅，正因为它优越的物理性能，一定是将来最被广泛使用在制作半导体芯片上的基础材料！①优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率。而且，碳化硅MOSFET将与硅基IGBT长期共存，他们更适合应用在高功率和高频高速领域。②这里穿插了一个陌生词汇：“禁带宽度”，这到底是神马东西？这玩意如果解释起来，又得引申出如“能带”、“导带”等一系列的概念，如果不是真的喜欢，我觉得大家也没必要非去研究这些，单说在第三代半导体行业板块中，能知道这一个词，您已经跑赢90%以上的小散了。客观们就主要记住一个知识点吧：对于第三代半导体材料，越高的禁带宽度越有优势。③主要形式：“衬底”。半导体芯片又分为：集成电路和分立器件。但不论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可划分为“衬底-外延-器件”结构，而碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。
