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2. 材料特性の定量比較：Si / SiC / GaN / ダイヤモンド

本節では、主要な半導体材料（Si, SiC, GaN, ダイヤモンド）の物理的特性を、
定量的に比較しながら、それぞれの材料が持つ「強み」と「制約」を理解します。

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📌 比較視点

項目	意味	重要性
バンドギャップ (Eg)	電流を流すために必要な最小エネルギー差	高温特性・耐圧に影響
飽和ドリフト速度	電界を加えたときのキャリア速度限界	スイッチング速度に影響
電子移動度	電界に対する電子の動きやすさ	抵抗・高速性に関与
熱伝導率	発熱を外へ逃がす能力	パッケージ・放熱に関与
絶縁破壊電界	電界による破壊が起きる限界	耐圧・チップ小型化に直結
臨界オン抵抗	高耐圧FETでの理論的な最小オン抵抗	効率と発熱を左右する

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📊 主要材料の物性一覧（代表値）

材料	Eg (eV)	電子移動度 (cm²/Vs)	熱伝導率 (W/mK)	絶縁破壊電界 (MV/cm)	臨界オン抵抗 (相対)
Si	1.1	1,500	150	0.3	1.0（基準）
SiC	3.3	900	490	3.0	約1/300
GaN	3.4	2,000	130	3.3	約1/400
Diamond	5.5	2,200	2,000	10.0+	約1/5000

※ 臨界オン抵抗は、同じ耐圧で必要とされる理論的オン抵抗の指標（Siを1とした相対値）

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🧠 材料の「使いどころ」を理解するポイント

• Si：標準的なロジックLSI・MEMS向け、低耐圧・低コストが利点
• SiC：耐圧・熱・高温で圧倒的な信頼性。EVや鉄道インバータ向けに最適
• GaN：高速スイッチング＆小型化。電源、5G、LIDARなど高周波・高効率化に貢献
• Diamond：究極の性能。ただしコストと製造技術が制約。将来の宇宙・核融合応用へ

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📉 グラフ化例（作成予定）

• 材料別：Eg vs 電子移動度 のプロット
• 材料別：絶縁破壊電界 vs 熱伝導率
• 材料別：臨界オン抵抗 vs 耐圧（理論線付き）

👉 /images/ に後日追加予定です。

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🔁 次節への接続

📎 3_applications.md では、
ここで比較した材料特性が、具体的な製品・アプリケーションにどう生かされるかを解説します。