2020年第三代半导体材料行业分析报告
半导体行业：2020年三季度机构持仓分析-Q3半导体配置仓位新高，进口替代趋势不变
Q3半导体配置仓位新高，进口替代趋势不变2020年三季度机构持仓分析►股票仓位维持高点，制造业整体超配从各类资产仓位来看，公募基金股票仓位环比些微下降，但整体维持高点，股票资产占资产总值的比例由2020年Q2的77.7%上升至2020年Q3的75.44%，环比下降2.16个pct。
整个三季度来看，由于欧美等海外地区第二、第三波疫情复发，加上美国总统大选将至，风险偏好有所下降，上证综指由三季度初的3025点上涨至三季度末的3218点，上涨193点，相较于二季度的涨幅有所收窄。
根据公募基金公布的中报数据显示，以证监会行业划分来看，公募基金股票仓位持仓中制造业的市值最高，占股票投资总市值的62.64%。
从超配情况来看，公募基金股票持仓在制造业中超配的比例最高，制造业股票市场标准行业配置比例为52.12%，公募基金超配10.52个百分点。
►基金重仓行业偏好轮动，电子重仓股市值维持第三2020年三季度公募基金重仓持股市值排名来看，前5大重仓行业分别为食品饮料、医药生物、电子、电气设备、非银金融，行业重仓配置占比分别为16.93%、14.31%、13.33%、8.02%、6.67%。
在公募基金重仓持股市值前40的个股中，医药生物有7家，食品饮料行业有6家，电子有6家，电气设备有5家，非银金融有3家，家用电器2家，银行2家，房地产2家，传媒2家，交通运输1家、化工1家，机械设备1家，休闲服务1家，有色金属1家。
贵州茅台是重仓持股总市值最高的个股，重仓持股总市值最高的电子股是立讯精密、海康威视、歌尔股份、三安光电、兆易创新和紫光国微，重仓持股总市值分别为604.41亿元、183.69亿元、165.36亿元、151.19亿元、149.80亿元、130.40亿元。
►半导体行业逆势增长，集成电路在基金重仓配置电子行业中的占比持续提升从申万电子二级分类角度来看，半导体重仓持股市值环比增加，创下12个季度以来历史新高，半导体行业重仓持股的行业配置比例也由2020年二季度的3.53%提升至2020年三季度的3.98%。
第三代半导体材料
第三代半导体材料
第三代半导体材料是指具有较高电子运动性能和导电性的新型材料，通常用于
替代传统的硅材料在电子器件中的应用。
这些材料在电子器件中具有更高的能带宽度和电子迁移率，因此可以实现更高的频率和功耗效率。
第三代半导体材料主要包括氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）和氮化铟（InN）等。
氮化镓（GaN）
氮化镓是一种优良的半导体材料，具有较宽的能隙和高电子迁移率。
它在高功
率电子器件中广泛应用，如射频功率放大器、微波器件和光电子器件等。
氮化镓材料的高电子迁移率和高饱和漂移速度使其成为发展高频率高功率电子器件的理想选择。
碳化硅（SiC）
碳化硅是一种具有优良热导性和耐高温特性的半导体材料。
它被广泛应用于功
率电子器件和光电子器件中，如功率开关、脉冲功率放大器和光伏逆变器等。
碳化硅材料的高击穿电场强度和低导通电阻使其在高功率应用中具有较好的性能表现。
氮化铟（InN）
氮化铟是一种新型的半导体材料，具有较大的载流子迁移率和较高的载流子浓度。
它在光电子器件领域有着广泛的应用，如激光器、光探测器和光伏电池等。
氮化铟材料的优良光电性能使其成为实现高效能源转换和光通信的重要材料之一。
第三代半导体材料的出现为电子器件的性能提升和功能拓展提供了新的可能性，将推动电子科技领域的持续发展和创新。
随着对半导体材料性能要求的不断提高，第三代半导体材料必将在未来的电子设备中发挥越来越重要的作用。
第代半导体行业深度研究报告 (一)
第代半导体行业深度研究报告 (一)
随着全球科技领域的不断发展，第三代半导体正在成为新一轮竞争的
焦点。
第三代半导体由于其具有比第二代半导体更高的运算速度和更
低的能耗优势，成为了未来高端芯片领域的重要发展方向。
最近，一
份名为“第代半导体行业深度研究报告”的研究报告发布，这份报告
对第三代半导体进行了详细而全面的探索和研究。
报告认为，第三代半导体可以整合多种硅基半导体，如铟镓锗（InGaGe）、碳化硅（SiC）等材料，以实现更高效能的运算和更低能
耗的处理。
而目前，第三代半导体在电动汽车、高速移动通信、人工
智能和大数据等领域应用广泛。
此外，第三代半导体技术还可以帮助
农业现代化、医疗健康、工业智能化等领域达到更高的生产效率和性
能优势。
报告进一步指出，在全球范围内，德国、美国、中国、日本是第三代
半导体技术的主要制造商和技术研发方向。
其中，中国在过去几年里
加大了对第三代半导体技术的投入和研发，成为了最具潜力的市场之一。
而近年来，中国的半导体产业链也在逐渐完善和发展，这将有助
于提高中国在全球半导体行业的地位和影响力。
报告还强调，尽管第三代半导体发展前景广阔，但其研发、制造及市
场市场竞争也非常激烈，需要企业和政府加大投入和科技研发。
同时，由于第三代半导体技术的复杂性和高风险性，需要加强产学研合作，
集中科研和人才资源，从而推动其发展和应用。
总之，第三代半导体技术将成为未来半导体领域的重要趋势和方向，
其研究和应用将在全球半导体行业中发挥重要的作用。
报告的出现为
该领域的进一步研究和发展提供了重要的参考和指导。
2023年中国第三代半导体行业发展研究报告
一、行业概况1、定义以碳化硅⑸Q、氮化钱(GaN)、氧化锌亿nO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料，被称为第三代半导体材料，目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化线(GaN)。
与传统材料相比，第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件，因此，其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热率，以及更强的抗辐射能力等诸多优势，在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。
第三代半导体主要包括碳化硅⑸C)、氮化铝(A1N)、氮化钱(GaN)、金刚石、氧化锌亿nθ),其中，碳化硅(SiC)和氮化钱(GaN)并称为第三代半导体材料的“双雄”，是第三代半导体材料的典型代表。
奥料来源：前瞻产北研究院@前瞻经济学人APP2、产业链剖析：产业链涉及多个环节第三代半导体产业链分为上游原材料供应，中游第三代半导体制造和下游第三代半导体器件环节。
上游原材料包括衬底和外延片;中游包括第三代半导体设计、晶圆制造和封装测试;下游为第三代半导体器件应用，包括微波射频器件、电力电子器件和光电子器件等。
中国第三代半导体行业产业链如下：第三代半导体产业链各个环节国内均有企业涉足。
从事衬底片的国内厂商主要用露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、维微科技、科恒晶体、线铝光电等等;从事外延片生产的厂商主要有瀚天天成、东莞天域、晶湛半导体、聚能晶源、英诺赛科等。
苏州能讯、四川益丰电子、中科院苏州纳米所等;从事第三代半导体器件的厂商较多，包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等。
中游 下游奥料来源：前瞻产北研究院 @前瞻经济学人APP上游 比代1J 体第代I ：H 小■H*第三代看体■■■■………奥料来源：前瞻产北研究院 二、行业发展历程：兴起的时间较短中国第三代半导体兴起的时间较短，2013年，科技部863计划首次将第三代半导体产业列为国家战略发展产业。
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析-5G、快充、UVC助力潮起
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析5G、快充、UVC助力潮起一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。
还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度 Eg>2.3eV）的半导体材料。
与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。
1.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为1700℃。
GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。
GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。
氮化镓通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。
具体而言，微波射频方向包含了5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。
二、射频应用分析2.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能和可靠性不断提高且成本不断降低。
目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在 5G 的 Sub-6GHz 实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。
第三代宽禁半导体材料GaN(氮化镓)研究分析
广州创亚企业管理顾问有限公司第三代宽禁半导体材料GaN （氮化镓）研究分析目录contents一、5G应用的关键材料（一）认识第三代半导体材料1、半导体材料的由来2、第一代半导体材料3、第二代半导体材料4、第三代半导体材料（二）第三代半导体材料的特点1、碳化硅（SiC）2、氮化镓（GaN）二、氮化镓（GaN）（一）GaN技术的发展历史（二）GaN的优点1、GaN 在电力电子领域：高效率、低损耗与高频率2、GaN 在微波射频领域：高效率、大带宽与高功率3、与第二代半导体材料GaAs更具优势三、GaN市场（一）市场空间1、0~900V的低压市场空间宏大2、GaN RF 市场即将大放异彩（二）射频是主战场1、GaN 是射频器件的合适材料2、5G应用的关键技术3、GaN 电力电子器件典型应用：快充电源四、GaN产业链（一）GaN工艺与流程（二）芯片制造过程1、流程2、GaN衬底3、GaN外延片4、GaN外延使用不同衬底的区别5、GaN器件设计与制造由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。
元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。
中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%)的锗开始的。
采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
2、第一代半导体材料第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
关于推动我市第三代半导体产业发展的调研报告
关于推动我市第三代半导体产业发展的调研报告调研报告：推动我市第三代半导体产业发展一、引言随着信息技术的迅猛发展，第三代半导体作为下一代半导体材料和器件的主流技术，具有功耗低、速度快、密度高等诸多优势，对于我市的经济发展具有重要意义。
为了切实推动我市第三代半导体产业的发展，我们进行了一次深入调研，旨在探索如何构建我市的产业生态环境，加快第三代半导体产业的创新与发展。
二、市场前景第三代半导体产业是未来技术发展的重要方向之一，全球市场潜力巨大。
据市场研究机构预测，到2025年，全球第三代半导体市场规模将达到5000亿美元。
我市地理位置优越，交通便利，具备良好的产业结构和创新基础，拥有良好的产业发展条件和市场前景。
三、优势与挑战1. 优势：（1）政策支持：我市一直以来高度重视科技创新和产业发展，制定了一系列支持第三代半导体产业的政策，包括财政支持、税收优惠等，为企业提供了良好的发展环境。
（2）人才储备：我市拥有多所知名高校和科研院所，培养了一批优秀的半导体技术人才，为第三代半导体产业的创新和发展提供了强大人才支持。
（3）供应链完善：我市已经形成了完善的半导体产业供应链体系，涵盖了材料、设备、制造等各个环节，为产业发展提供了可靠的支持。
2. 挑战：（1）技术壁垒：当前，国外一些发达国家在第三代半导体技术方面具有较大的优势，我市在此方面仍存在一定的技术壁垒，需要进一步加强技术研发和创新能力。
（2）市场竞争：全球第三代半导体市场竞争激烈，我市的企业需要在技术、品牌等方面提高竞争力，扩大市场份额。
四、推动发展的建议1. 加强政策支持：继续制定和完善支持第三代半导体产业发展的政策，加大财政、税收等支持力度，为企业提供更多的发展机会和环境。
2. 增强技术创新能力：加强科研机构和企业之间的合作，鼓励科研人员参与到企业创新中来，促进科技成果转化为生产力，加快我市第三代半导体产业的技术进步。
3. 建立产学研用联盟：积极引导高校、科研机构和企业的合作，建立产学研用联盟，共同研发和推广第三代半导体技术，提高产业创新能力和市场竞争力。
2023年第三代半导体行业市场环境分析
2023年第三代半导体行业市场环境分析随着信息产业的快速发展，全球半导体市场规模不断增大，逐渐形成了以美国、日本、韩国等国家的企业为主要竞争者的市场格局。
在这一背景下，第三代半导体作为新兴半导体技术，在未来5年内有望在一定程度上改变半导体行业的市场结构。
一、市场规模庞大，前景广阔第三代半导体市场包括碳化硅、氮化镓、氮化铝镓等技术。
这些技术相比第一代和第二代半导体，有着更高的集成度、更高的能效比、更低的功耗等优点，具有广泛的应用场景。
预计到2025年，碳化硅晶体管市场规模将突破1000亿美元，氮化镓晶体管市场规模也将达到500亿美元以上，整个市场潜力巨大。
二、政策支持力度大，创新氛围浓厚目前全球范围内，各国政府对于第三代半导体技术的研究、发展和应用给予了积极的支持。
例如，中国政府连续多年进行新一代半导体产业的布局，提出了产业升级的目标和路径，韩国政府也在第三代半导体技术发展方面进行了大量投入和支持。
这些政策支持为第三代半导体的发展提供了丰富的资源和机会，同时也创造了良好的创新氛围和社会环境。
三、市场竞争日趋激烈，技术门槛高随着全球范围内各国企业的加入，第三代半导体市场的竞争逐渐加剧。
在竞争激烈的市场中，技术门槛是企业竞争取胜的关键。
目前，碳化硅、氮化镓等技术的研究尚处于初级阶段，技术难度较大，需要企业投入大量的研发费用和时间。
因而，技术入门门槛较高的第三代半导体技术，需要有足够的技术储备，以保证企业的竞争力。
四、应用市场多样，市场前景分化虽然第三代半导体市场前景广阔，但是由于技术门槛高和市场竞争，应用市场前景存在明显的分化。
目前，碳化硅技术主要应用于光电、电力、通讯、储能等领域，而氮化镓技术则主要应用于LED、RFID、卫星通信等领域。
因此，企业需要根据自身的实际情况和市场需求，选择合适的技术和应用市场，以保证其市场份额和利润。
总之，第三代半导体作为新兴技术，在未来具有广阔的市场发展前景和机会。
但是，企业需要在技术研发、市场定位和创新等方面下足功夫，才能在激烈的市场竞争中取得更好的成果。
关于推动我市第三代半导体产业发展的调研报告
关于推动我市第三代半导体产业发展的调研报告尊敬的领导：近年来，随着半导体产业的快速发展，我国已成为全球最大的半导体消费市场，但半导体芯片产业的核心技术仍然被少数国际公司所垄断。
为了突破这一局面，我市政府已经开始积极推动第三代半导体产业的发展，此次调研就是为了进一步探索我市第三代半导体产业发展的方向和对策。
一、第三代半导体产业介绍第三代半导体产业是一种新型的半导体技术，其核心是氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氮化铟（InGaN）等材料，由于具有高电子迁移率、高电压抗性、高温抗性等优良性能，因而被视作下一代芯片的制造材料。
目前我国已经逐步开始对第三代半导体产业进行重视，推动第三代半导体产业的企业不断涌现。
二、我市第三代半导体产业情况我市的第三代半导体产业处于起步阶段，但在政策环境和产业基础等方面具备有利条件，已经具备了促进产业发展的必要条件。
我市主要涉及的领域有航空航天、军工领域、新能源、医疗等。
目前，我市已经拥有一些引领性企业，虽然规模不大，但具备较高的技术实力和市场竞争力。
但是，我市第三代半导体产业的发展仍存在一些问题，比如产业链上下游缺失，核心技术不足，人才队伍不足等。
三、我市第三代半导体产业发展对策1.加强政策引导。
政府应考虑出台针对第三代半导体产业发展的支持政策，鼓励企业在该领域进行投资和创新。
2.强化产业合作。
建立产学研联合合作机制，集聚产业上下游关键节点，优化形成完整的第三代半导体产业链。
3.培养优秀人才。
大力引进和培养高端人才，特别是一批“国家级高层次人才”，提高我市在第三代半导体产业中的核心竞争力。
4.推动创新发展。
着力攻克第三代半导体核心技术，并与智能制造等领域深度融合，做到技术领先、市场导向。
结论：第三代半导体产业是我市未来发展的重点方向之一。
要实现产业成长，必须通过各种途径贯彻实施其发展的战略和政策，全面推进产业升级和技术创新，寻求出新的合作伙伴，并进一步建立完整的产业链，为我市争夺更高的产业地位打下坚实基础。
第三代半导体材料优劣势与衬底工艺研究分析
第三代半导体材料优劣势与衬底工艺研究分析第三代半导体材料是指相比第一代和第二代半导体材料具有更优异性能和应用潜力的新型材料。
常见的第三代半导体材料包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）和氮化铟（InN）等。
这些材料在能带宽度、导电性能、热稳定性等方面都表现出显著优势，逐渐成为各领域的研究热点。
1.较宽的能带宽度：相比第一代和第二代半导体材料，第三代材料的能带宽度较大，能够承受更高的电场，具有更好的载流子迁移率和更低的导通电阻。
这使得第三代半导体材料在高频和高功率电子器件中表现出卓越的性能。
2.较高的导电性能：第三代半导体材料具有较高的电子迁移速度和较高的电子饱和速度，这使得它们可以实现更高的电流密度和更高的开关频率。
因此，在功率电子、射频器件等领域有很大的应用潜力。
3.优异的热稳定性：第三代半导体材料具有较高的熔点和较高的热导率，能够在高温环境下保持较好的电学和热学性能。
这使得它们在高温、高功率、高频等极端工况下表现出更好的可靠性和稳定性。
4.宽波段发光性能：第三代半导体材料在光电器件领域具有广阔的应用前景。
它们在紫外、蓝光和绿光等不同波段都具有优异的发光性能，可以被广泛应用于LED、激光器、光电探测器等器件中。
然而，第三代半导体材料也存在一些挑战和不足之处：1.制备工艺复杂：相比传统的硅材料，第三代半导体材料的制备工艺更为复杂，需要高温、高压等特殊条件。
这增加了材料的制备成本和难度，限制了它们在大规模工业应用中的推广。
2.材料缺陷和晶体质量：第三代半导体材料的晶体质量对器件性能至关重要，但目前的制备工艺难以完全排除晶体缺陷，导致器件性能不稳定或寿命较短。
3.管理与封装技术：第三代半导体材料在器件封装和热管理方面存在一定挑战。
由于这些材料的热导率较高，常规的封装材料无法有效散热，需要开发新的封装和散热技术。
为了克服这些挑战，研究人员在第三代半导体材料的衬底工艺上进行了大量的研究。
其中，常见的衬底材料包括硅（Si）和蓝宝石（Al2O3）等。
第三代半导体发展现状及未来展望
第三代半导体发展现状及未来展望1. 引言大家好，今天咱们聊聊一个热门话题——第三代半导体。
你可能听过“半导体”这个词，但对它的理解可能就像对数学一样，浅尝辄止。
简单点说，半导体就像是一种多变的小东西，可以是开关，也可以是放大器。
第三代半导体，顾名思义，就是这玩意儿的下一代，它在性能和应用上简直是脱胎换骨，特别是在电力电子和电动汽车等领域，简直是个福音。
现在，有点小激动了，咱们就从它的发展现状说起。
2. 第三代半导体的发展现状2.1 材料进化首先，咱们得聊聊这些半导体用的材料。
传统的硅材料是个老前辈，但随着技术的进步，人们发现了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）这两位新星。
听起来有点复杂吧？其实它们就像是超人，能够在高温高压环境下也能肆意发挥，真是令人佩服。
SiC就像是个耐磨的老战士，解决了很多大功率问题，而GaN就像年轻的小鲜肉，不仅轻便，还能在高频应用中跑得飞快。
如今，越来越多的企业纷纷投资这两种材料，市场上真是热闹非凡。
2.2 应用领域的开拓再说应用，第三代半导体可不是单打独斗，它在许多领域都玩得十分溜。
你想，电动汽车、绿色能源、新能源发电，还有智能家居，这些领域都需要高效的电力转换。
而第三代半导体恰恰能做到这一点，不仅能让电动车的续航增加，还能提升充电速度，真是让人心动啊！想想，以后开着电动车，充电三分钟就能跑十几公里，那岂不是生活质量倍增！别说，听起来就像是踏上科技的快车道。
3. 未来展望3.1 持续重磅发展那么，未来的发展会怎样呢？人们普遍看好第三代半导体的前景，普及程度肯定会越来越高。
听说在某些国家，相关部门已经在大力支持这方面的研发，就像是给孩子上好学校，未来可期啊。
此外，随着材料技术的不断进步，量产成本也在逐渐下降，真是走在了时代的前列。
想一想，以后咱们的生活可能被这些新材料彻底改变，科技真是日新月异！3.2 挑战与机遇当然呀，机遇与挑战总是相伴而生。
虽然前景可观，但技术门槛、市场竞争、标准化问题等，也是一道道难题。
第三代半导体材料氮化镓的拉曼光谱分析
第3期2024年2月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.3February,2024基金项目:国家重点研发计划;项目编号:2022YFB3404304㊂作者简介:王亚伟(1988 ),男,工程师,硕士;研究方向:导体材料外延及表征㊂第三代半导体材料氮化镓的拉曼光谱分析王亚伟(中国电子科技集团公司第十三研究所,河北石家庄050051)摘要:第三代半导体材料中氮化镓是高频电子器件㊁大功率电子器件和微波功率器件制造领域的首选材料㊂为了实现高质量氮化镓材料的外延生长,并且精准表征氮化镓外延材料的特性,文章对氮化镓外延材料进行了深入的拉曼光谱分析㊂实验结果表明,对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析时最佳扫描范围是100~1000cm -1㊁最佳曝光时间是5s ㊁最佳光孔直径为100μm ,从而更精准地表征氮化镓外延材料,进而对微波功率器件的性能提升起到推动作用㊂关键词:第三代半导体材料;氮化镓;拉曼光谱中图分类号:TN304㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀第三代半导体材料出现后,逐步形成以氮化镓材料[1]为代表的一系列半导体材料,其中还包括碳化硅和金刚石等㊂第三代半导体材料有其独有的特性,比如禁带宽度大㊁电子迁移率高以及击穿场强大等[2]㊂在半导体材料进行异质外延时,有2种因素会导致外延层产生应变㊂拉曼光谱测试仪就是利用这一原理进行工作㊂这2种因素包括:衬底材料的膨胀系数与外延层的膨胀系数存在较大差异㊁衬底材料的晶格常数和外延材料的晶格常数存在较大差异㊂在半导体中引入残余应力,会使得半导体能带结构以及外延层的结构性质产生变化,当应力较大时还会引起外延层产生裂纹㊂拉曼峰的位置能够显示样品的成分分布,其中包括化学组成㊁结构和形态等㊂峰位位移能够显示样品的属性分布,其中包括应力和温度㊂拉曼散射光谱在研究材料各项性能和晶格等方面起到很大作用,其优势在于非接触性㊁非破坏性,并且不使用特殊的样品制备[3-4]㊂氮化物半导体中存在特殊的化学键,这种化学键属于共价键和离子键的混合型,并且很容易受激光辐射,正因如此更适合用拉曼散射来进行分析[5]㊂若要提升微波功率器件的性能,需要从提高第三代半导体材料氮化镓的晶体质量出发,对氮化镓材料进行深入详尽的拉曼光谱分析㊂1㊀实验方法㊀㊀氮化镓外延材料中产生残余热应变,这是由衬底材料的膨胀系数与氮化镓外延层的膨胀系数存在巨大差异造成的㊂在进行拉曼光谱测试时,残余热应变会导致氮化镓外延材料拉曼光谱的峰位发生变化[6]㊂因此,利用拉曼光谱测试仪对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析,就能够得到拉曼光谱的峰位改变情况并以此来表征氮化镓外延材料受到的应力情况,从而有助于优化氮化镓外延材料的生长工艺㊂本文利用拉曼光谱测试仪对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析㊂通过分析扫描范围㊁曝光时间㊁拉曼光孔大小等测试参数的意义,并改变相关测试参数,分析测试参数对拉曼光谱的影响㊂使用拉曼光谱测试仪前,首先要对仪器参数进行校正,即拉曼峰位校正㊂选择指定光栅,通过扫描硅晶体,以其特征峰作为校正光栅的零点位置㊂校正后,对氮化镓材料进行拉曼光谱扫描㊂通过拉曼光谱测试仪模拟并进行数据处理,通过洛伦兹和高斯的混合函数进行拟合,进而得出峰位和强度信息㊂2㊀结果与分析2.1㊀扫描范围对氮化镓外延材料拉曼光谱的影响㊀㊀通过改变拉曼光谱测试仪扫描范围,分析氮化镓外延材料的拉曼光谱变化㊂拉曼光谱测试仪的扫描范围是指:待测样品单点测试时激光器扫描的光谱范围,其单位是波束(cm -1)㊂扫描范围的设置方法为:扫描范围菜单中模式选择为多窗口模式,From 和To 设定具体扫描范围,例如From:100,To:1000表示扫描范围为100~1000cm -1㊂将扫描范围分别设定为0~3000cm -1㊁0~2000cm -1㊁0~1000cm -1㊁100~1000cm -1,使用50倍镜头㊂其他设置为:单点采谱,曝光时间为5s,光孔直径为100μm,曝光次数为1次㊂通过改变扫描范围可以看出,将扫描范围为0~3000cm -1的拉曼光谱与扫描范围为0~2000cm -1的拉曼光谱对比,后者几乎涵盖前者的所有峰位并能够清晰地展示出来,所以扫描范围可暂定为0~2000cm -1㊂将扫描范围为0~2000cm -1的拉曼光谱与扫描范围为0~1000cm -1的拉曼光谱对比,由于氮化镓特征峰峰位在566cm -1左右,所以扫描范围设定为0~1000cm -1即可㊂将扫描范围为0~1000cm -1的拉曼光谱与扫描范围为100~1000cm -1的拉曼光谱相比,拉曼光谱在0~100cm -1范围内的曲线反射强度陡然降低,属于异常光谱,因此尽量避免该扫描范围㊂综上所述,对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析时,最佳扫描范围是100~1000cm -1,此时拉曼光谱清晰㊁准确并且足够全面㊂2.2㊀曝光时间对氮化镓外延材料拉曼光谱的影响㊀㊀通过改变拉曼光谱测试仪的曝光时间,分析氮化镓外延材料拉曼光谱变化㊂拉曼光谱测试仪的曝光时间是指:待测样品单点测试时激光器的单次曝光的时长,其单位是秒(s)㊂将曝光时间分别设定为5s㊁10s㊁20s㊁30s,使用50倍镜头㊂其他设置为:单点采谱,曝光数为1次,光孔直径为100μm,扫描范围100~1000cm -1㊂该设置拉曼光谱测试仪扫描结果依次如图1 4所示㊂图1㊀曝光时间为5s的拉曼光谱图2㊀曝光时间为10s的拉曼光谱图3㊀曝光时间为20s的拉曼光谱图4㊀曝光时间为30s 的拉曼光谱通过改变拉曼光谱测试仪的曝光时间可以看出,曝光时间越长,拉曼峰的峰强越高㊂当曝光时间为5s 时,从图1中可以看出,氮化镓特征峰清晰明显,同时将曝光时间为10s㊁20s㊁30s 的拉曼光谱与将曝光时间为5s 的拉曼光谱对比可知,后者扫描总时间短并且扫描效率较高㊂综上所述,对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析时的最佳曝光时间是5s,此时拉曼光谱清晰㊁明显并且扫描效率更高㊂2.3㊀光孔直径对氮化镓外延材料拉曼光谱的影响㊀㊀通过改变拉曼光谱测试仪的光孔直径,分析氮化镓外延材料拉曼光谱变化㊂拉曼光谱测试仪的光孔直径是指:514nm 波长的激光穿过光孔的直径,其单位是微米(μm)㊂将光孔直径分别设定为50μm㊁100μm㊁200μm,使用50倍镜头㊂其他设置为:单点采谱,曝光数为1次,曝光时间为5s,扫描范围100~1000cm -1㊂该设置拉曼光谱测试仪扫描结果如图5 6所示㊂通过改变拉曼光孔直径可以看出,将图5光孔直径为50μm 的拉曼光谱与图1光孔直径为100μm 的拉曼光谱相比,前者基准线波动强烈,后者基准线更图5㊀光孔直径为50μm的拉曼光谱图6㊀光孔直径为200μm 的拉曼光谱为平缓㊁清晰㊁稳定㊂后者氮化镓特征峰(峰位约为570cm -1)约为前者的3倍,拉曼光谱的曲线峰形更加强烈清晰㊂并且光孔直径为50μm 的拉曼光谱没有位于144cm -1处的氮化镓的E2(low)峰㊂因此,光孔直径设置为100μm 比设置为50μm 更能够全面清晰稳定地表征氮化镓外延材料的拉曼光谱㊂将图1光孔直径为100μm 的拉曼光谱与图6光孔直径为200μm 的拉曼光谱相比,后者氮化镓特征峰约为前者的2倍,更为强烈清晰,然而当光孔直径过于扩大㊀㊀时,拉曼激光同时会产生强烈的散射,不利于安全操作㊂相对而言,光孔直径设置为100μm 更为可靠㊂综上所述,对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析时最佳光孔直径为100μm,此时拉曼光谱清晰㊁稳定并且测试安全可靠㊂3㊀结语㊀㊀通过对氮化镓外延材料进行深入的拉曼光谱分析,能够更精准地分析氮化镓外延材料,从而对微波功率器件的性能提升起到重要作用㊂根据改变拉曼光谱测试仪的扫描范围㊁曝光时间㊁光孔直径等关键参量设计实验,对比分析得出:对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析时的最佳扫描范围是100~1000cm -1,此时拉曼光谱清晰㊁准确并且足够全面;最佳曝光时间是5s,此时拉曼光谱清晰㊁明显并且扫描效率更高;最佳的光孔直径为100μm,此时拉曼光谱清晰㊁稳定并且测试安全可靠㊂其他相关参数设置为:单点采谱,曝光次数为1次㊂在该设置状态下,研究人员能够全面深入准确地对氮化镓外延材料进行拉曼光谱分析,扫描结果最佳,且最适合氮化镓外延材料的表征㊂参考文献[1]周平,任霄钰,苑进社.MBE 生长GaN 纳米柱XRD 和AFM 分析[J ].重庆理工大学学报,2014(4):104-107.[2]王平.GaN 材料的特性与应用[J ].电子元器件应用,2001(10):32-35.[3]陶东言,刘超,尹春海,等.离子注入法制备GaN :Er 薄膜的Raman 的光谱分析[J ].光谱学与光谱分析,2013(3):699-703.[4]高国明,李雪,覃宗定,等.消除拉曼光谱荧光背景的新方法及其应用[J ].光学学报,2013(2):258-266.[5]薛晓咏.氮化镓材料的不同极性面拉曼光谱分析[D ].西安:西安电子科技大学,2012.[6]CHOI S.Stress metrology and thermometry of AlGaN /GaN HEMTs using optical methods [D ].Atalanta :Georgia Institute of Technology ,2013.(编辑㊀王雪芬)Raman spectroscopic analysis of the third generation semiconductor material Gallium NitrideWang YaweiThe 13th Research Institute CETC Shijiazhuang 050051 ChinaAbstract Gallium Nitride has become the preferred material in the manufacturing of high -frequency electronic devices high -power electronic devices and microwave power devices in the third generation semiconductor materials.How to achieve epitaxy growth of high quality Gallium Nitride materials and accurately characterize the characteristics of Gallium Nitride epitaxy materials requires in -depth Raman spectroscopic analysis of Gallium Nitride epitaxy materials.The experimental results show that the best scanning range is 100~1000cm -1 the best exposure time is 5seconds and the best optical hole diameter is 100μm so as to more accurately characterize Gallium Nitride epitaxial materials and thus promote the performance of microwave power devices.Key words。
第三代半导体材料优劣势与衬底工艺研究分析
广州创亚企业管理顾问有限公司第三代半导体材料优劣势与衬底工艺研究分析目录contents一、第三代半导体材料（一）认识半导体材料1、半导体材料的由来2、第一代半导体材料3、第二代半导体材料4、第三代半导体材料（二）第三代半导体材料的特点1、碳化硅（SiC）2、氮化镓（GaN）二、第三代半导体应用（一）优点与应用领域1、优点2、电力电子领域3、微波射频领域4、光电领域（二）我国第三代半导体发展现状与机遇1、政策支持与成果2、市场规模3、发展区域三、衬底与外延材料（一）芯片的必要步骤：衬底与外延1、衬底外延材料的选择2、不通半导体材料优劣对比（二）衬底工艺1、GaN衬底2、Al2O3衬底3、SiC衬底4、Si衬底5、ZnO衬底由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。
元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。
中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%) 的锗开始的。
采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
2、第一代半导体材料第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
它们是半导体分立器件、集成电路和太阳能电池的最基础材料。
几十年来，硅芯片在电子信息工程、计算机、手机、电视、航天航空、新能源以及各类军事设施中得到极为广泛的应用，可以说第一代半导体开启了信息化时代。
3、第二代半导体材料第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。
半导体发展数据分析报告(3篇)
第1篇一、引言半导体产业作为信息时代的基础产业，其发展水平直接关系到国家信息安全和科技创新能力。
近年来，随着全球经济的快速发展，半导体产业也迎来了前所未有的机遇与挑战。
本报告通过对半导体产业发展数据的分析，旨在揭示产业发展趋势、区域分布、技术进步以及面临的挑战，为我国半导体产业发展提供参考。
二、全球半导体产业发展概况1. 市场规模根据国际半导体产业协会（SEMI）的数据，2019年全球半导体市场规模达到4120亿美元，同比增长9.2%。
预计2020年全球半导体市场规模将达到4500亿美元，同比增长约8%。
其中，中国市场占比约为20%，位居全球第二。
2. 区域分布全球半导体产业主要分布在亚洲、欧洲、北美和日本。
亚洲地区，尤其是中国、韩国、台湾等地，已成为全球半导体产业的重要基地。
其中，中国大陆地区市场规模逐年扩大，已成为全球半导体产业的重要增长引擎。
3. 产业链布局全球半导体产业链主要包括上游的半导体材料、设备，中游的半导体制造和封装测试，以及下游的应用领域。
近年来，随着我国半导体产业的发展，产业链布局逐渐完善，上游材料、设备国产化进程加快。
三、我国半导体产业发展分析1. 市场规模我国半导体市场规模持续扩大，已成为全球最大的半导体消费市场。
根据中国半导体行业协会的数据，2019年我国半导体市场规模达到1.12万亿元，同比增长10.8%。
预计2020年市场规模将达到1.2万亿元，同比增长约8%。
2. 区域分布我国半导体产业主要集中在长三角、珠三角、京津冀等地区。
其中，长三角地区已成为我国半导体产业的核心区域，拥有众多知名半导体企业和研发机构。
3. 产业链布局我国半导体产业链已初步形成，但在上游材料、设备领域仍存在短板。
近年来，我国政府加大了对半导体产业的扶持力度，鼓励企业加大研发投入，提升自主创新能力。
四、半导体产业发展趋势1. 技术创新随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，半导体产业将迎来新一轮技术创新。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０２０年第三代半导体材料行业分析报告目录一、为什么推荐投资第三代半导体材料 (4)1、功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长，将带动第三代半导体材料应用 (4)2、贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下，底层材料提供了弯道超车的可能性 (4)3、新基建与消费电子为国内需求打开空间 (5)二、功率半导体受益于下游新兴领域快速发展 (5)1、功率半导体是电路控制的核心元器件 (5)2、市场规模平稳增长，未来增量空间来自于新兴领域 (7)3、国内是最大的消费市场，自给率不足20% (9)三、第三代半导体材料是功率半导体跃进的基石 (11)1、第三代半导体材料对性能提升有明显优势 (11)2、产业应用集中在衬底、射频器件，2025年渗透率将达到50%以上 (12)3、底层材料突破是摩尔定律延续的关键 (14)四、新基建视角：5G射频端需求带动GaN爆发式增长 (17)1、宏基站射频元器件数量大增，GaN渗透率有望持续提升 (17)2、小基站性能优势明显，高功率高频段环境下需求度提升 (18)五、消费电子视角：高效能、小体积加速GaN消费电子中的应用 (20)1、以充电器为代表，GaN支持下的快充效率翻倍提升 (20)2、新能源汽车市场拐点已至，GaN功率器件空间可期 (22)六、相关上市公司 (27)1、海特高新 (27)2、三安光电 (28)3、斯达半导 (29)七、风险提示 (30)1、研发进度不及预期 (30)2、替代效果不及预期 (31)3、成本控制不及预期 (31)图表目录Figure 1 功率半导体主要分类 (6)Figure 2 各功率半导体的主要特性及应用场景 (7)Figure 3 全球功率半导体市场规模及增速 (8)Figure 4 国内半导体市场规模及增速 (8)Figure 5 功率半导体按照输出功率分类的应用场景 (9)Figure 6 2018年全球IGBT市场格局 (9)Figure 7 2018年全球MOSFET市场格局 (9)Figure 8 2018年全球功率半导体产品结构 (10)Figure 9 2018年国内功率半导体产品结构 (10)Figure 10 2018年全球功率半导体市场份额 (11)Figure 11 2018年中国功率半导体市场份额 (11)Figure 12 三代半导体材料主要特征 (11)Figure 13 第三代半导体与硅的特性对比 (12)Figure 14 2025第三代半导体材料发展目标 (14)Figure 15 摩尔定律：1971-2018 年集成电路晶体管数量变化 (15)Figure 16 各国第三代半导体领域研发项目 (16)Figure 17 GaN将逐步取代LDMOS市场份额 (17)Figure 18 2019年起5G基站将走向建设高峰 (17)Figure 19 GaN射频器件需求量 (18)Figure 20 Massive MIMO在5G中将大量出现 (18)Figure 21 小基站设备形态及应用场景 (19)Figure 22 ANKER快充及实际参数 (20)Figure 23 小米Type-C65W最大输出功率发热情况 (20)Figure 24 各充电方案对比 (21)Figure 25 智能手机与可穿戴设备中GaN快充测算 (22)Figure 26 不同自动驾驶级别所对应的智能程度 (23)Figure 27 汽车电子占整车成本未来趋近50% (23)Figure 28 新能源汽车是电子化的重要标志 (23)Figure 29 汽车电子涉及主要环节 (24)Figure 30 全球与国内汽车电子市场规模（亿美元） (24)Figure 31 NEV绝大部分零部件将被电子元器件代替 (25)Figure 32 新能源汽车驱动系统及控制系统中主要的功率元器件拆分 (26)Figure 33 新能源汽车与传统燃油车半导体价值量拆分 (27)Figure 34 海特高新营业收入变化 (28)Figure 35 海特高新归母净利润变化 (28)Figure 36 海特高新毛利率及净利率变化情况 (28)Figure 37 海特高新三项费用变化情况 (28)Figure 38 三安光电营业收入变化 (29)Figure 39 三安光电公司归母净利润变化 (29)Figure 40 三安光电毛利率及净利率变化情况 (29)Figure 41 三安光电三项费用变化情况 (29)Figure 42 斯达半导营业收入变化 (30)Figure 43 斯达半导公司归母净利润变化 (30)Figure 44 斯达半导毛利率及净利率变化情况 (30)Figure 45 斯达半导三项费用变化情况 (30)1、功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长，将带动第三代半导体材料应用功率半导体在电子行业中应用广泛，且技术相对成熟，目前是以硅片为衬底，带隙宽度较小，市场普遍认为，增长弹性不大，整体规模保持稳定。
与之有差异的是，我们认为，未来功率半导体将呈现高性能，高增长，高集中度的发展趋势，从而带动第三代半导体材料应用需求，主要原因有以下几点：1）下游新兴行业增量显著；2）自给率仍然偏低，替代空间巨大；3）未来集中产品碎片化将有所改善，高端产品如IGBT、MOSFET产品性能和技术壁垒同步提升，下游对高端产品的依赖度会随之增加。
功率半导体市场规模较大，高性能驱使下，新型半导体衬底材料渗透率有望进一步提升。
2、贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下，底层材料提供了弯道超车的可能性美方对华为制裁规模未有缩小趋势，同时加剧了多方面的技术围剿，底层材料的重要性不容忽视。
美方将计划限制华为使用美国技术和软件在海外设计和制造半导体的能力来保护国家安全，华为及其被列入实体清单的分支机构生产的以下产品将受出口管理条例（EAR）的约束，具体而言包括以下两个方面：1）华为及相关公司利用美国管制清单（CCL）上的软件和技术直接生产的产品；2）根据华为的设计规范，在美国海外的地方利用CCL清单上的半导体制造设备生产的芯片等产品，此类产品在向华为及其分支机构出货时需要申请许可证。
摩尔定律在硅时代已接近效能极限，台积电已开始2nm探索性研发，单一增加制程精度的方式不可持续。
“摩尔定律”在过去的几十年中是集成电路性能增长的黄金定律。
其核心内容：价格维持不变时，集成电路上可容纳的元件数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
根据ITRS 的观点，传统的硅晶体管微缩至6纳米已达极限。
以硅材料为根基的摩尔定律即将失效。
若半导体仍以摩尔定律趋势发展，则需要在底层材料中形成突破。
美国、欧盟、日韩等国家和地区组织已经通过制定研发项目的方式来引导产业发展。
目前主要的突破手段存在于几个方面：1）底层材料突破，除氮化镓、砷化镓外，以碳基为材料的半导体技术也在持续突破；2）以SIP封装为代表的高密度集成方式，一定程度上满足了性能的发展需求。
3、新基建与消费电子为国内需求打开空间国内基站端建设投资力度扩大，国内需求将大于国外。
预计2020年5G新建基站有望达到80w座以上，其中大部分将以“宏基站为主，小基站为辅”的组网方式。
在射频端高频高速的背景下，第三代半导体材料的渗透率将会大幅提升，2023年GaN RF在基站中的市场规模将达到5.2亿美元，年复合增长率达到22.8%。
未来随着GaN技术进步和规模化发展，GaN PA渗透率有望不断提升，预计到2023年市场渗透率将超过85%。
5G宏基站使用的PA（Power Amplifier，功率放大器）数量在2019年达到1843.2万个，2020年有望达到7372.8万个，同比增长有望达到4倍。
预计今年，基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58%。
消费电子市场规模分别受益于快充渗透率与新能源汽车电子化率的提升。
假设智能手机未来三年GaN快充渗透率为1%、3%、5%，可穿戴需求度相对手机端有所降低，三年的渗透率为0.5%、1%、2%；我们预计2020年全球GaN充电器市场规模为24.41亿元，2022年有望达到87.74亿元。
在新能源车型中，目前混动新能源汽车占新能源汽车总量的80%以上，电机与电控是核心元器件。
GaN可用于48VDC/DC以及OBC(On Board Charger 车载充电机)。
据Yole的预测，2023年该领域的市场规模将达到2500万美元。
新能源汽车无疑是电力电子设备市场的主要驱动力，也是不同技术路线（Si、SiC和GaN）的主要争夺市场。
1、功率半导体是电路控制的核心元器件功率IC和功率分立器件占功率半导体的绝大部分。
功率器件是通过控制电子设备中电压、电流、频率以及交流（AC）直流（DC）的转换，从而达到控制元器件的功能。
功率半导体属于半导体的一个细分领域，是通过变换电能的交直流、电压电流频率大小从而实现对电路控制的核心器件，可以分为功率IC和功率分立器件两大类。
功率IC是将控制电路和大功率器件集成在同一块芯片上控制的集成电路，主要的应用产品是电源管理，承担变换、分配、检测电压电流频率的功能，由于在电子设备系统中每个模块所需供电电压和电流各不相同，需要电源管理芯片对不同元器件所需电能情况进行转换和调节。
功率分立器件主要包括有二极管、晶体管及晶闸管，晶体管占有重要的份额，其中MOSFET（金属氧化物半导体场效晶体管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）产品性能优越，控制能力及范围有出色的表现，近年来市场规模增长较快，结构占比不断提升。
Figure 1 功率半导体主要分类资料来源：CNKI、世纪证券研究所从细分产品来看，功率半导体因其不同的性能，发挥作用也有所不同。
二极管具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管导通。
当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。
因此，二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。
晶闸管。
晶闸管设计用于在高电流和高电压下工作，并且通常用于AC电流到DC电流的整流以及AC电流频率与幅值的调整。
通常将晶闸管可以分为可控硅整流器（通常称为晶闸管）和栅极关断晶闸管（GTO），以上均属于高功率器件。
MOSFET属于晶体管的一种，与标准双极晶体管之间的基本区别在于源极-漏极电流由栅极电压控制，使其工作比需要高基极电流导通的双极晶体管更节能。
此外，它具有快速关闭功能及允许高频率切换，由于工作环境可以承受更高的温度，特别适用于家用电器，汽车和PC电源的电源设计。
IGBT将双极晶体管的某些特性与单个器件中的MOSFET的特性结合在一起。
IGBT与MOSFET有显着差异，制造起来更具挑战性。
IGBT器件可以处理大电流（如双极晶体管）并受电压控制（如MOSFET），使其适用于高能量应用，如变速箱，重型机车，大型船舶螺旋桨等。