2 功率肖特基势垒二极管(SBD)
SiC SBD早在2001年就已经出现在市场上了，许多厂商，比如Cree、IXYS、Microsemi和Infineon(按照字母排序)已经将SiC SBD添加到他们的产品系列当中。在设计SBD时，通过在SiC中施加高临界电场强度(大约10倍于硅)和极低少数载流子浓度(宽带隙)，可以使得SBD的反向阻断电压达到3500V。现有二极管基片的额定电流的范围在2A~10A之间，阻断电压范围在300V~1200V之间。
相对于超速/超快硅PiN二极管，总体差别在于SBD不需要任何反向恢复充电，这种表现完全类似压敏电容。因为能够大大增强系统的优点，所以SiC SBD特别适合应用在高开关频率的应用场合。600V低损耗超结硅MOSFET与600V SiC SBD组合使用将成为最佳搭档，可以用在带连续电流模式功率因数校正的开关电源(SMPS)中。
300V SiC SBD的上市可以用作48V~60V快速输出开关电源的整流二极管，因为在工作温度下它们的可靠性与正向压降远远胜过GaAs SBD。1200V SiC SBD与硅IGBT组合后可以作为理想的续流二极管。在工业利用上，SiC SBD的首选应用领域应该为小功率逆变器和小容量并网能源再生系统中的DC-AC变换器(太阳能电池和燃料电池)。
在当前的世界市场上，SiC SBD的市场容量大约为4百万US$，通过大大降低器件的成本，SiC SBD的潜在世界市场容量将超过每年200百万US$。可以预见的趋向是:SiC SBD成本将大大降低，单基片能够承受更高的额定电流，阻断电压能够提高到1700V。

3 单极性碳化硅功率开关
600V阻断电压范围内的SiC功率开关面对有强大的竞争对手，即硅MOSFET和硅IGBT。对于逆变器等拓扑，在硬开关条件下，当它们的内部二极管开通时，硅MOSFET显得并不适用。此时硅IGBT的性能也逊色于SiC器件。具有高结温能力(200℃甚至更高)的超低导通电阻的SiC开关(<5mΩcm2比导通电阻)将有机会取得工业应用，而且可以在恶劣的环境下使用。
阻断电压范围在1200V~1800V的硅MOSFET不仅体积大，而且价格昂贵。当开关频率较高时，硅IGBT也不能够承受动态损耗。而SiC结场效应晶体管具有无与伦比的较低比导通电阻，能够承受高的工作温度和非常高的开关频率。我们采用1500V垂直SiC结场效应晶体管，并与60V硅MOSFET组合使用，开发了阻断电压1500V、导通电阻0.5Ω的混合共发共基开关，可以作为一个实例，目的在于向人们展示高技术性能和更具有吸引力的器件成本。预计不久，将会得到工业利用，可能首先应用在谐振变换器和辅助电源上。
SiC的n沟道逆变MOSFET长期以来承受着较低的沟道迁移率，而且其门极氧化物的长期稳定性也受到质疑。然而，最近在氧化物技术上的进步打消了人们的重大疑虑。采用1300℃下笑气(N2O)热氧化技术，我们成功地实验出一只3kV SiC MOSFET，其室温下的导通电阻为大约3Ω，然而其仅仅使用了2.1mm2的基片面积。而且在150℃的结温下，导通电阻为5Ω，增加系数仅为1.65。额定阻断电压在1200V~1700V之间的SiC MOSFET在三年之内将进入市场，而且具有很高的性能价格比，这一点是非常可能的。如果材料质量和相关的成本得到重大改善，单极性SiC功率器件的上限阻断电压可达3.5kV。样品演示已经显示出了可以实现的性能。然而，鉴于产量和成本考虑以及可能需要更高的额定电流，作者并不设想在本次中期展望阶段内目睹将该器件能够进入市场，这一点将在下一节讨论。
如果想使SiC pn结通过大的电流，SiC的导通电压应该控制在大约3V左右，这是因为SiC具有宽带隙(4H SiC: 3.2eV@25℃)，因此只有获得比硅PiN二极管更加明显的优势时SiC PiN二极管才可能在工业上得到应用。关于阻断电压，SiC功率器件可以实现3000V以上，但是，在电力电子行业，高的阻断电压往往伴随需要大的工作电流，这意味着需要更大的基片面积。另外，SiC还将面临材料缺陷问题，由于大面积基片的产量太低，以致不能获得一个足够高的性能价格比，这反过来又将受材料成本过高的影响。因此在中期展望(3年)中，作者并不奢望能够看到SiC PiN二极管上市，但是值得说明的是SiC PiN二极管具有远期前景，这一点是非常重要的。

4 双极性碳化硅功率开关
对于4.5kV和更高阻断电压的应用，双极性SiC功率器件将比单极性SiC功率器件更有实际应用价值。设想在大型中压传动、交通系统或输配电系统使用双极性SiC功率器件，毋庸置疑，在材料质量上和少数载流子使用寿命上必须取得重大进步，而且制定适当的价位也是必不可少的。对于SiC PiN二极管来说，这一点已经讨论过了。
大功率高压双极性碳化硅开关在未来的工业上不能得到利用，这仅仅是指从现在开始的可预见三年时间，根本不是意味着双极性碳化硅功率开关永远不能得到工业利用。但是这将需要超过三年的时间来完成开发性能与价格满意的高压大功率SiC功率器件，使得工业应用得以起步。开发出具有高工作温度和能够阻断10kV甚至更高电压的高动态性能功率器件是功率开关开发所面临的最终挑战，目前解决该任务只有一种可选材料，即SiC。
阻断电压范围在600V~1700V的双极性结型晶体管(BJTs)可能得到更早的工业应用，因为它们能够承受高温和具有常闭特性。但是它们很难获得类似单极性功率开关所具有的关键优势。因为对于单极性功率开关，其基片可以以一种不复杂的方式并联，从而获得高定额的器件电流，而且它们还可以以一种简单的方法实现串联。

5 结论
SiC SBD已经在市场上得到应用，而且面临良机，其市场容量将与日俱增。阻断电压范围在1200V~1700V的单极性功率开关，如SiC结型场效应晶体管和SiC MOSFET将得到工业利用。限于成本与产量考虑，在未来三年中，单片开关电源(阻断电压乘以额定电流)可能不超过5000VA。除了一种成熟的半导体器件技术以外，低缺陷密度3"SiC晶片(Cree, NC, USA)具有实用性是本中期展望现有的先决条件。
大功率高压SiC半导体器件正在开发当中，一旦性能价格比适当之后将得到工业应用，尚且不再存在真正的可见障碍。应该指出的是阻断电压范围在600V~1700V之间的半导体功率器件的最高市场容量已经统计出来。