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功率半導體的革命:SiC與GaN的共舞(二)

作者: 時間:2013-10-14 來源:網絡 收藏
承受100A以上大電流的10mm見方以上大尺寸芯片。

  導通電阻降至1/20以下

  制SBD的普及出現曙光,而制MOSFET的開發焦點則是如何發揮的出色材料特性。其中,為減少導通時的損失而降低導通電阻的研發正在推進之中。目標是將導通電阻降至Si制元件的1/10以下。

  羅姆2011年12月發布了實現這一目標的溝道型MOSFET。通過減小通道電阻及基板電阻,降低了導通電阻,從而在耐壓600V下實現了0.79mΩcm2的導通電阻,在耐壓1200V下實現了1.41mΩcm2(圖1)。據該公司介紹,與原來的硅制MOSFET相比,導通電阻不到1/20,與已量產的SiC制MOSFET相比也不到1/7。

功率半導體的革命:SiC與GaN的共舞(二)

  圖1:在耐壓600V下導通電阻低于1mΩcm2

  羅姆試制出了在耐壓600V下導通電阻低于1mΩcm2的溝道型SiC制MOSFET。與該公司的原產品相比,通道電阻約降低了80%,基板電阻約降低70%,導通電阻還不到一半(a)。通過采用柵極和源極都形成溝道的“雙溝道構造”,減輕了柵極部分的電場集中效應(b)。

  羅姆表示將在爭取2013年度內使溝道型SiC制MOSFET實用化。

  內置回流二極管

  在提高SiC制MOSFET性能的同時,通過減少部件數量,抑制采用SiC制元件時的成本增加的研發也在進行之中。

  典型例子是松下2011年12月作為研發成果發布的內置有回流二極管的SiC制MOSFET。該產品通過內置回流二極管來減少逆變器電路中的部件數量,從而實現了電路的低成本化及小型化。

  此前,MOSFET內置的二極管啟動電壓高達約2.5V,難以達到實用水平。而松下的試制品將該電壓降低到了0.5V。而且,據松下介紹,SiC制二極管的溫度特性優于普通SBD(圖2)。盡管松下沒有具體的商業化計劃,但估計約兩年后可以解決實用化所面臨的技術課題。

功率半導體的革命:SiC與GaN的共舞(二)

  圖2:溫度特性優于SiC制SBD

  松下試制出了內置有回流二極管的SiC制MOSFET。據該公司介紹,與普通的SiC制SBD相比,內置二極管的溫度特性十分出色。獲得某一電流輸出值所需要的正向電壓在高溫下也不易發生變化。

氧化鎵比SiC耐壓高且損耗低

  “實際上Ga2O3是很有意思的材料”(熟知元件的研究人員)。

  與正作為新一代功率材料而在推進開發的SiC(碳化硅)及(氮化鎵)相比,因有望以低成本制造出高耐壓且損耗低的功率元件(以下稱功率元件),作為氧化鎵一種的β型Ga2O3吸引了眾多目光。



關鍵詞: 功率 半導體 SiC GaN

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