与硅功率器件相比，碳化硅功率器件因其优异的材料特性在高温高压领域具有重要应用。SiC比Si的击穿场强高约10倍，可耐600V～数万伏的高压。高耐压功率元器件的电阻成分大多是漂移层的电阻，阻值与漂移层的厚度成比例增加。由于SiC与Si器件相比，可提高杂质浓度，使漂移层变薄，所以可制作单位面积导通电阻非常低的高耐压元器件。理论上，在相同耐压等级下的功率器件，SiC的单位面积漂移层电阻可低至硅的1/300。Si功率器件为改善高耐压化产生的导通电阻増大问题，主要使用IGBT（绝缘栅极双极晶体管）等少数载流子元器件（双极元器件）。但因为开关损耗大而具有发热问题，实现高频驱动存在界限。由于SiC能使肖特基势垒二极管和MOSFET等高速多数载流子元器件的耐压更高，因此能够同时实现“高耐压”、“低导通电阻”和“高速”功率器件的制备。同时，由于SiC材料禁带宽度大，且具有优异的导热特性，所以SiC功率器件又具备“耐高温”的特性，能够工作在高温高压领域。

  基于宽禁带半导体，特别是在进行碳化硅材料为核心的新型功率器件设计与研发时，需要充分考虑碳化硅半导体的材料属性，同时结合其特殊的制备工艺，进行功率器件物理与设计。在具体的研究过程中，将从器件工作的物理机制层面分析提升器件性能的优化方法和先进设计方案，通过应用新理论研发新技术降低器件的比电阻从而缩小芯片面积，指导下一代SiC器件从基础研究成果走向应用。

  针对不同的应用、不同耐压等级，对应研发不同结构和性能的功率器件。比如在高压及超高压功率器件领域，超级结结构的研发具有重要的意义。超级结结构在传统Si器件已经得到广泛的应用，大大减小了器件尺寸。由于SiC材料制备的特殊性，研发下一代器件要紧紧围绕如何进一步降低单管尺寸，从而增加每片外延片上的器件数目，并且还要提高成品率，降低成本。在高温下，SiC外延层的电阻可以达到总电阻的70%。而如果采用超级结技术，可以降低外延层电阻80%以上，这样在同样电阻额定值，1700V的SiC器件尺寸和1200V的尺寸接近。所以在研发具有低比导通电阻的SiC中高压超级结器件时，应基于电荷平衡理论和电场调控机制，研究超级结器件结构参数对器件性能的影响规律和机制，探索具有低比导通电阻的器件结构及实现方法。

  中心联合功率半导体器件龙头企业，围绕宽禁带半导体电力电子器件，在理论计算、器件设计、模拟仿真和测试分析等方面开展系统课题研究。聚焦功率器件关键问题，如开展碳化硅超高压功率器件结构设计与仿真；研发电场调制终端保护方法；研究界面态形成机理、影响机制以及界面改善技术；建立沟道离子注入技术在SiC材料中的物理模型；研发基于新型超级结结构的下一代SiC功率器件，建立器件设计及可靠性模型等。通过深入研究在功率器件物理与设计上实现理论突破和关键技术创新。