新一代高性能的电力、电源系统中高功率器件是其中的关键部件。传统的硅基功率器件在更高耐压、更高功率等级应用时面临着能源转换效率低、能耗大的技术瓶颈。而碳化硅（SiC）电力电子器件由于其优异的物理特性决定了其在中高压、高功率等领域具有极大的优势。碳化硅功率器件技术在高压高功率领域的应用可革命性地提升转换效率、降低损耗和系统成本，对于形成新一代能量转换系统的核心技术，具有重要的战略意义。然而受到材料质量、器件结构和工艺技术的限制，SiC功率器件的长期和极端可靠性受到了制约。重点包括以下几个方面：

在全球能源环境日益紧张的社会背景下，SiC器件及模块的应用就显得尤为重要和紧迫。新能源汽车、高铁机车、智能电网等民用领域对大功率SiC器件有着迫切的需求。目前在600V~1700V电能转化装置中SiC功率器件已逐步进入市场，为推广其应用场合，要求器件能够在高压、大电流工作条件及雪崩、浪涌、短路等极端条件下稳定运行，其可靠性问题亟待解决。面向高铁机车、智能电网等超高压领域应用所需的SiC功率器件受制于外延材料仍处在实验室水平。

航天电源系统对电力推进、二次电源等方面的功率需求逐渐增加，碳化硅（SiC）功率器件在600V以上的高压领域应用能够大幅提高工作电压和传输功率，对于航天器减重、可靠性提升意义重大。SiC功率器件具有明显优于Si基功率器件的抗总剂量能力。但是国内外SiC器件均面临着严重的单粒子效应引起的永久性损伤，抗单粒子能力远低于对宽禁带材料的理论预期；同时SiC绝缘栅器件还面临总剂量辐照下严重的阈值电压漂移问题，威胁着卫星、航天器的在轨寿命。

小型化脉冲功率系统在原子物理研究、放射性肿瘤治疗等领域中起到至关重要的作用。SiC基脉冲功率器件在高功率密度、热稳定性等方面尤其是在高温、强辐照的恶劣环境中具有显著优势，可应用于处于复杂极端环境中的脉冲功率系统。但是SiC超快脉冲开关面临着极高的瞬时功率导致的器件可靠性差的问题，限制了其功率容量和重频工作能力。

耐高温抗辐照的高性能探测器在工业应用、隐藏核材料探测、核医学及临床诊断、核电站安全检测系统、环境检测系统等众多领域都有着广泛的应用，对我国核科学与试验技术、粒子物理学和天体物理学的发展有重要意义。SiC粒子探测器满足其耐高温、大功率和耐辐照的要求，综合优势明显优于现有的常规辐射探测器。同时，SiC材料和器件已达到产业化水平，使之更易推广和量产。但是目前外延材料的低少子寿命抑制了电荷收集效率，材料缺陷限制了大面积、长射程探测器的应用，高温辐照环境也对器件探测性能提出了极大的挑战。

因此，民用电能转化装置、脉冲功率系统、航天电源以及辐照探测等领域对耐高温、高功率密度、抗辐照的SiC功率器件有着重大应用需求。在上述极端环境下面临着比传统Si基器件更严苛的极端应力条件，对材料和器件提出了更高的可靠性要求，成为制约器件应用的主要瓶颈问题。