宽禁带半导体一般是指室温下禁带宽度大于2.0电子伏的半导体材料，与传统的元素半导体硅相比，宽禁带半导体具有较大的禁带宽度，高热导率、高电子饱和漂移速度、高击穿电压、优良的物理和化学稳定性等特点。

碳化硅（SiC）功率器件主要包括功率整流器肖特基势垒二极管（Schottky barrier diode; SBD）（图1），结型势垒肖特基二极管（junction barrier Schottky diode; JBS）（图2）、金属-氧化物-半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field effect transistor; MOSFET）（图3）、结型场效应晶体管（junction field effect transistor; JFET）（图4）等和双极结型晶体管（bipolar junction transistor; BJT）（图5）、绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor; IGBT）（图6）。SBD器件是多子器件，正向电流主要是由半导体中的多数载流子形成的漂移电流，具有较低的正向压降，导通功耗较小。与SBD器件相比，JBS器件具有更低的泄漏电流。MOSFET器件具有出色的击穿电压、快速的开关频率和高温稳定运行能力等优势，SiC MOSFET器件在电力电子方面的应用非常广泛。SiC JFET器件是一种电压控制型开关器件，导通电流主要受到栅-源PN结控制，避免了SiC MOSFET器件存在的反型层沟道迁移率低和栅氧化层可靠性低的问题。与Si BJT器件相比，SiC BJT器件具有更低的导通压降，其损耗低至Si BJT器件的1/20～1/5，具有很大的优势。

1975年，最早在6H-SiC衬底上制作的高压SBD器件雪崩击穿电压在200伏左右。21世纪10年代末，应用于有源功率因数校正和太阳能逆变器与电机驱动器等电源转换领域的SiC SBD器件已经基本实现大规模化。高势垒SBD器件难以兼容反向高电压和正向压降的问题，可以通过JBS器件复合结构设计来解决。2010年，研究者提出SiC MOSFET产品，并于2016年推出1700伏/3.7安的SiC MOSFET器件，但SiC MOSFET器件应用于低压电源或逆变器等领域，单只器件的耐压受限，无法应用于高压变频器、固态变压器等大功率场合。SiC JFET器件是SiC器件中应用较为广泛的电压控制型器件。当击穿电压超过15千伏，SiC MOSFET器件的高导通电阻导致其优势逐渐减弱，而基于电导调制效应的双极型器件IGBT优势逐渐凸显。SiC IGBT器件可以实现高击穿电压、大电流、低导通电阻等特性，并且作为电压控制型器件，与SiC栅晶闸管相比，可以工作在更高的频率。

图1 肖特基势垒二极管基本结构

图2 结型势垒肖特基二极管基本结构

图3 金属-氧化物-半导体场效应晶体管基本结构

图4 结型场效应晶体管基本结构

图5 双极结型晶体管基本结构

图6 绝缘栅双极晶体管基本结构

随着分子束外延（molecular beam epitaxy; MBE）、金属有机物化学气相沉积（metal-organic chemical vapor deposition; MOCVD）等外延技术的发展，通过生长多种氮化镓（GaN）异质结构已经成功开发GaN基金属-半导体场效应晶体管（metal-semiconductor field effect transistor; MESFET)、调制掺杂场效应晶体管（modulation-doped field effect transistor; MODFET）、异质结场效应晶体管（heterojunction field effect transistor; HFET）等器件，其在航空、石油勘测、自动化等领域发挥了重要作用。在高温大功率电子器件领域，1993年，研究者研制成功GaN基MESFET器件，GaN层淀积在蓝宝石衬底上，该器件的栅极长度为4微米，在-1伏的门极偏压下得到的跨导为23毫西·毫米^-1。1995年，研究者又制作了氮化镓/氮化铝镓（GaN/AlGaN）的HFET器件，其温度是300℃。1996年，业界报道了硅（Si）掺杂的MODFET，其击穿电压达到340伏，栅长是1.5微米。在高频器件领域，研究者研制的GaN/AlGaN的HEMT器件，在26.85℃和-196.15℃下跨导分别是28毫西·毫米^-1和46毫西·毫米^-1。GaN/AlGaN结构的HEMT的工作温度可到500℃。