摘要： 本专题采用 NUWA 软件仿真了 SiC MOSFET、SBD、PIN、IGBT 及 MPS 等器件的电学特性，展示了器件结构构建及物理模型的设置和仿真结果，旨在让使用者充分了解 NUWA 软件，并学会用该软件进行 SiC 功率器件的仿真和设计。
碳化硅（SiC）半导体材料是目前电力电子领域发展最快的半导体材料之一。与传统半导体材料 Si 相比，SiC 材料具有带隙宽（约 3.26 eV）、临界击穿电场高（约 2.5×106V/cm）、热导率高（约4.9 W/(cm·°C)）、载流子饱和漂移速度高（约2.7×107 cm/s）等特点，使得 SiC 功率器件拥有较高的击穿电压、工作温度、功率密度和开关频率，在应用中可以有效地降低功率损耗以及系统的尺寸和重量，在轨道交通、特高压电网、充电桩、光伏发电、新能源汽车、高速列车、消费电子等领域具有广泛的应用前景。
SiC半导体功率器件主要包括两大类：一类是二级管类，主要有肖特基二极管（SBD）、结势垒肖特基二极管（JBS）、PIN功率二极管（PIN）；其次是晶体管类，主要有金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、结型场效应晶体管（JFET）、双极型晶体管（BJT）和晶闸管。
国际上对 SiC 功率器件的研究起步较早，多家公司及科研机构在该领域处于领先地位，如 Woofspeed、ST、Microsemi、ROHM 等公司都先后推出多种性能优良的 MOSFET 功率器件。与国际相比，虽然我国 SiC 功率器件研发起步较晚，但随着研究水平不断提升和日趋成熟，与国外的差距正在逐步减小，涌现出大批自主研发和生产 SiC 功率器件的公司和科研机构，如清纯半导体、株洲中车时代、深圳基本半导体、瞻芯电子、华润微电子、派恩杰半导体、电子科技大学、浙江大学等都研制和推出多款 MOSFET 及二极管功率器件。
SiC功率器件在当前乃至未来的电力电子领域发挥越来越重要的作用，只有不断地改进器件结构、优化品质因数，解决器件发展中的瓶颈和挑战，如散热、可靠性、性能退化等问题，才能不断提高器件性能，使我国 SiC 功率器件达到或超越国际先进水平。而相较于实验流片，半导体器件仿真不仅能够快速分析器件内部机理、优化器件结构、验证新器件性能，还能大幅提高产品研发效率、有效降低成本。半导体器件仿真已经成为进行半导体器件研发的必要手段之一。
本专题就是通过半导体器件仿真软件对 SiC 各类功率器件进行仿真，主要包括各类器件结构的构建、物理模型参数设置、计算仿真和结果分析；旨在使软件使用者能够快速掌握软件的使用方法，通过器件仿真理解不同种类 SiC 半导体器件的器件物理，找到提升 SiC 功率器件各项性能的结构和方法，为我国 SiC 功率器件赶超世界水平做出贡献。
本专题采用 NUWA 半导体工艺和器件仿真软件对 SiC 功率器件进行仿真。NUWA是一款包含光、电、热、力等多物理场自洽求解半导体漂移-扩散基本方程的 2D & 3D 国产半导体工艺和器件仿真软件，结合缺陷、SRH 复合、俄歇复合、载流子隧穿、碰撞离化、迁移率、热电子发射以及自热效应等物理模型，能够对 SiC 功率器件的物理机理和电学特性进行仿真，并输出 SiC 功率器件的各种物理量的空间分布、I-V 特性、瞬态及稳态和高频特性，可用来分析器件内部机理（如载流子输运、量子跃迁、能带分布等）和优化器件结构，最终达到提高器件性能的目的。