국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AI Research Institute") Power Electronics Research Center [AI Research Institute Director Arai Kazuo]는 Ie로투스 바카라 (이식 및 에피 택셜 로투스 바카라FET)라는 트랜지스터 구조에서일반적으로 유형sicHigh Power 로투스 바카라FET채널 이동성를 실현함으로써, 견실 한 전압은 1100V입니다온 저항43mΩcm28879_8934IGBT（절연 게이트 바이폴라 트랜지스터)와 비교하여 1/5이므로 작동 중 전력 손실도 1/5로 매우 작습니다 이 요소를 전원 공급 장치, 에어컨, 무정전 전원 공급원, 전기/하이브리드 차량 인버터 등에 적용함으로써 SI 기반 장치에서 이전에 손실 된 스위칭 손실을 크게 줄이고 기술적으로 제한적이며 차세대 에너지 절약 및 생태 전환 요소가 될 것으로 예상되는 전환 손실을 크게 줄일 수 있습니다
Di로투스 바카라（
이중 임플란트로투스 바카라FET)라는 SIC 파워 로투스 바카라FET에서, 옥사이드 필름 (도 3 및 5)과 접촉하는 SIC 영역 (도 3 및 5)은 알루미늄의 이온 이식 후 1600 ℃ 이상의 고온에서 열처리에 의해 형성된다 이 시점에서, Si는 열처리 전에 평평한 SiC 표면으로부터 증발하여 표면의 거칠기를 유발하고 불균형이 증가한다 (도 4) 여기에 흐르는 전자는 고르지 않은 부분과 충돌하여 흩어져 전자가 흐르기가 어렵고 내성 값이 증가합니다 대조적으로, AIST에 의해 독립적으로 개발 된 IE로투스 바카라에서, p- 웰의 표면은 에피 택셜 층으로부터 형성되므로, 1600 ° C 이상의 고온에서의 열처리가 필요하지 않으며, 평평하지 않으며 (그림 6), 전자 흐름을 개선하고 43moncm
2| 또한, p- 웰의 바닥은 고농도 이온 주입에 의해 형성되고, 삭제 전압을 제공하기 위해 p- 웰 사이의 N- 타입 영역의 구조를 설계함으로써, 우리는 1100V의 높은 견해 전압을 달성하는 데 성공했다 또한이 요소는 게이트 전압이 적용되지 않을 때 전류가 흐르지 않는 경우 일반적으로 꺼짐 유형이므로 일반 인버터에 적용 할 때 게이트 제어를 쉽게 달성 할 수 있다는 장점도 있습니다
현재 일반적으로 사용되는 SI-IGBT의 저항 값은 1000V이며 약 20MΩcm2, 그러나 이번에는 IE로투스 바카라의 저항 값은 43MΩcm2, SI-IGBT의 약 1/5 또한 Si-igbt는바이폴라 유형장치이기 때문에 스위칭 속도가 느리고 스위칭 중 전력 손실도 높습니다 이번에 개발 된 SIC-IE로투스 바카라는 작은 저항성 일뿐 만 아니라 작은 저항 가치도 있습니다Unipolar Type이고 스위칭 속도가 높다는 것입니다
이 결과에 대한 자세한 내용은 2005 년 봄 Applied Physics에 관한 52nd Alliance 강의에서 3 월 29 일부터 4 월 1 일까지 Saitama University에서 개최 될 예정입니다
이 기술 연구 및 개발은 "에너지 사용 합리화 기술의 전략적 개발"프로젝트 중 하나 인 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직의 계약에 따른 AIST의 결과이며, 이는 경제 무역 및 산업부의 보조금을 기반으로 구현 될 것입니다
그림 1 개발 된 IE로투스 바카라의 전류-전압 특성
저항 : 전압 ÷ 전류 = 43mΩcm2 (vd = 1v, vg = 15v (3mv/cm))
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그림 2 : 개발 된 IE로투스 바카라의 역 특성
전류 흐름은 최대 1100V까지 흐르지 않지만, 초과하면 큰 전류 흐름과 요소가 분해됩니다
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이론적으로 SIC 장치는 기존 SI 장치보다 현재 상태의 저항 값을 2 배 낮게 줄일 수 있습니다 에어컨 및 유도 히터와 같은 가정 전기 기기뿐만 아니라 차량 내 반도체 장치 및 전력 분배 시스템의 고출력 변환 요소에 SIC가 사용될 때 전력 손실이 크게 줄어들 수있을 것으로 예상됩니다 SIC 기판은 일본에서 이용 가능합니다유럽, 미국 기업3 인치 보드의 판매도 시작되었으며 SIC 장치 산업이 개발되기 시작했습니다 일반적으로 에어컨 및 유도 히터가 있습니다SBD와 같은 정류기 요소와 함께 사용됩니다 및 Power 로투스 바카라FET 및 IGBT와 같은 요소를 전환합니다 이 중 SIC SBD의 저항은 거의 이론적 가치로 떨어졌습니다 SIC-SBD입니다독일어 및 미국 기업판매를 시작했으며 비즈니스 개발로 나아가고 있습니다 반면에, SIC 파워 로투스 바카라FET은 작은 방출과 스위칭 속도가 높기 때문에 스위칭 요소 일 것으로 예상됩니다 그러나, 저항성은 SI보다 낮지 만, 이론적 한계보다 훨씬 높으며 에어컨이나 유도 히터에 사용될 때 SIC 장치의 성능을 완전히 입증하지 못한다 SIC 전력 로투스 바카라FET이 상실성이 높은 이유는 대부분의 저항성을 설명하는 채널 저항이 크기 때문입니다 이는 SI와 비교하여 게이트 산화물 필름과 P- 웰 사이에 인터페이스 (경계)에 많은 결함이 존재하고 게이트 산화물 필름 하에서 채널 부분의 큰 불균일성이 있기 때문에, 이는도 1에 도시 된 바와 같이 전류가 흐르기가 어렵 기 때문이다 4 다양한 홈 기기 및 산업 장비에 저 손실 SIC 전력 요소를 전파하고 전력 소비를 줄이기 위해 SIC 전력 로투스 바카라FET의 개발이 시급히 필요했습니다
Di로투스 바카라 (도 3)라는 전형적인 전력 Sic-로투스 바카라fet에서, GATE 산화물 필름과 접촉하는 P 형 SIC 영역 (P- 웰)은 알루미늄의 이온 이식에 의해 형성 된 다음 1600 ℃ 이상의 높은 온도에서 열처리를 하였다 이 시점에서, 열처리 전에, Si는 평평한 SiC 표면에서 증발하여 거칠기를 유발하고 불균일 함을 증가시킨다 (도 4) 이를 통해 흐르는 전자는 고르지 않은 부분과 충돌하여 흩어져 전류가 흐르기가 어렵고 내성 값이 증가합니다 대조적으로, AIST의 Power Electronics Research Center는 독립적으로 P- 웰의 바닥에 고농도 이온 이식을 이식합니다 (이식) 상단은 epitaxial layer (epitaxial Layer에 의해 형성된 IE로투스 바카라 (이식 및 에피 택셜로투스 바카라FET (그림 5))가 개발되었습니다 상부 표면은 실란과 프로판 사이의 화학 반응에 의해 에피 택셜 층을 형성하며, 알루미늄의 활성화 열처리가 필요하지 않으며, Sic 표면은 평평하고 거칠지 않아 전자 흐름과 43mΩcm을 향상시킨다 (도 6)2의 세계에서 가장 낮은 저항 값 달성되었습니다 (그림 7) 또한, 1100V의 고전압 견실 전압은 이온 임플란트에 의해 P-Well의 바닥에서 제공되는 고병 층과 P- 웰 사이의 구조 설계에 의해 달성되었다 (도 6) 그림 7은 SIC 전력 로투스 바카라FET 온 저항의 결과를 보여줍니다 이것은 세계 최고 성능 SIC 파워 로투스 바카라FET을 달성했다는 것을 의미합니다 (최근 Rohm, 1030V, 715MΩcm2또한,이 요소는 일반적으로 전력 전자 장치 필드에서 일반적으로 사용되는 유형으로, 게이트 전압이 적용되지 않을 때 전류가 흐르지 않으므로 광범위한 다양성을 가지며 전력 전자 장치 필드에 큰 영향을 미칩니다 43mΩcm2현재 SI-IGBT는 SI 장치의 가장 낮은 저항력을 가지고 있습니다 (약 20MΩcm2)와 비교할 때, 그것은 약 1/5 정도입니다 또한 SI-IGBT는 바이폴라 장치이므로 스위칭 손실이 크고 스위칭 속도가 느리지 만 이번에 개발 된 SIC-ie로투스 바카라는 단극 유형이며 스위칭 손실도 작고 스위칭 속도도 주요 기능입니다
미래 계획
이것은 1100V가 높은 전압을 가진 세계 최초의 단극 요소와 43MΩcm2다음을 달성했습니다 앞으로 이론적 한계가 1-3mΩcm의 이론적으로 저항성이 더 줄어들 것입니다2가되기 위해 SIC 장치는 에어컨 및 유도 히터와 같은 가정용 전기 가전 제품뿐만 아니라 자동차 반도체 장치 및 전력 분배 시스템을위한 고출력 변환 장치를 확산시키고 있습니다