公元 2020 年 9 月 4 日，一则 “我国将把大力发展第三代半导体产业写入‘十四五’规划”的消息引爆市场，引起第三代半导体概念股集体冲高涨停，场面十分壮观。
暴涨逆袭之间，“第三代半导体”成了疯狂刷屏的明星词，人们惊呼下一个风口来了。
巧合的是，华为消费者业务 CEO 余承东在 8 月 7 日接受采访时也曾表示：
现在我们从第二代半导体进入第三代半导体时代，希望在一个新的时代实现领先。在终端的多个器件上，华为都在投入。华为也带动了一批中国企业公司的成长，包括射频等等向高端制造业进行跨越。
第三代半导体到底是什么?为什么会突然被炒上天?在中国芯片产业被美国强势打压下，第三代半导体又在扮演什么角色?
今天IT之家就和大家好好聊一聊。
一、第三代半导体是什么?
看到第三代半导体，你肯定会想第一代、第二代是什么。这里的 “代际”，是根据半导体制造材料来划分的。
在《兵进光刻机，中国芯片血勇突围战》一文中，IT之家曾介绍，芯片制造的第一步是从沙子里提炼出高纯度的硅。
硅，就是制造半导体最早的材料之一，也是第一代半导体。
以下是三代半导体最主要的材料：
第一代半导体：硅、锗;
第二代半导体：砷化镓、磷化铟;
第三代半导体：氮化镓、碳化硅。
半导体材料发展到第三代，肯定是因为氮化镓、碳化硅相比前两代有优势，才会被重用。那么它有什么优势呢?
IT之家搜索资料，发现答案是这样的：
更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率、更高的抗辐射能力……
每个字都认得，但连起来就看不懂了。
所以接下来IT之家不妨就来给大伙翻译翻译。
不过这个解释的过程可能会涉及一些理化方面的知识，稍微有一丢丢的深。大家如果不想看，也可以直接跳到本部分的第 3 小节。
1、半导体的工作原理
要理解这些，我们要从什么是半导体说起。
半导体，顾名思义，就是导电性在绝缘体和导体之间的物体。
导体能导电，意思就是能够让电流通过。而中学物理告诉我们，电流就是自由电子在电场力的作用下做定向运动形成的。
所以，导体中必须有大量的自由电子。那么这些自由电子怎么来的?
我们知道，物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子是由原子核以及围绕在周围的电子构成的。
原子核带正电荷，电子带负电荷，异性相吸，所以电子围绕在原子核周围不停地转。
物质也是如此，价带边缘的电子，更有一种摆脱原子核束缚，穿越禁带，来到导带，成为自由电子的趋向和可能。
换句话说，只要电子能够越过禁带，来到导带，成为自由电子，那么物体就能导电。
所以，禁带就成了区分导体和绝缘体的关键。
通常，导体的禁带非常窄，甚至没有，所以价带的电子很容易来到导带成为自由电子，因此导体是能导电的。
这个过程我们叫 “本征激发”。
当然，关掉电压，半导体又不导电了。
半导体从绝缘变成导体的时候，叫做击穿，这时候对应的电压叫做击穿电压，形成的电场强度叫做击穿场强。
所以，“更宽的禁带宽度、更高的击穿电场”，意思都是在说，第三代半导体能承受更高的电压。
2、从半导体到晶体管
除了电压，半导体能不能导电，其实还和其他因素有关，例如掺杂程度。
怎么理解这个惨杂程度呢?又要翻开中学理化课本了。
我们用半导体最经典的材料硅来举例。硅元素有 14 个电子，按 2-8-4 分三层排列。
可是我们知道，原子最外层 8 个电子可以构成稳定状态。这时硅就想了，我这最外层只有 4 个电子，要是能想办法凑成 8 个电子多好啊!
方法还真有，那就是和别的原子共用。比如两个硅原子碰到一起，就会说，你最外面有 4 个电子，我最外面也有 4 个电子，咱俩共用一下，不就都有 8 个电子了吗?
