바카라 주소아몬드 전원 장치의 암페어 클래스 고속 스위칭 작동 확인

고급 전력 전자 연구 센터의 새로운 기능 장치 팀, National Advanced Industrial Science and Technology (바카라 커뮤니티), Umezawa Hitoshi, Umezawa Hitoshi, Makino Toshiharu의 수석 연구원, 연구 센터의 Takeuchi Daisuke 부국장, Highontic will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will will al "Honda"로서) 자동차 운전을위한 고전압 및 고전류 호환 다이아몬드를 제공합니다전원 장치큰 전류 작동을 가능하게하는 바카라 주소아몬드MOSFET (금속-산화물 필드 효과 트랜지스터)장치를 개발하여 Ampere 급에서 고속 스위칭 작업을 보여주는 세계 최초의 것을 보여주었습니다

바카라 주소아몬드 반도체는 고주파 및 높은 출력에서 ​​작동하는 차세대 전원 장치 및 장치 일 것으로 예상됩니다 고해상도 전기장, 재료의 최대 열전도율 및 대규모 밴드 갭을 사용하면 고온 환경에서도 높은 전류 및 대규모 전압을 안정적인 처리 할 수 ​​있으며 낮은 에너지 손실과 작은 경량 전력 전자 장치 장비를 실현할 것으로 예상됩니다 보다 효율적인 전력 변환 기술의 실현에 기여하는 것으로 여겨지며 전기 자동차, 재생 에너지 및 우주 산업과 같은 분야에서 응용 프로그램이 조사되고 있습니다

이 결과는 AIST에서 수행 된 프로토 타입 바카라 주소아몬드 반도체 장치 기술을 결합하여 Honda의 응용 장치 기술을 결합하여 수행 한 연구의 결과입니다

우리는 초고속 밀도 운영의 실현과 같은 새로운 연구 주제로 발전 할 연구 및 개발을 계속 추구 할 것입니다 이는 바카라 주소아몬드의 물질적 이점을 입증하고 고주파 운영의 실현을 보여줄 것입니다 전압 및 차세대 이동성 전력 장치로 구현하여 작동을 시연합니다

이 연구 결과 중 일부는 2025 년 3 월 10 일에 발표되었습니다Applied Physics Express (Apex)"에 온라인으로 게시 됨 4 월 시애틀에서 열린 2025 Mrs Spring Meeting & Exhibit에서도 발표 될 예정입니다

탄소 중립성을 실현하기 위해, 고전압, 전력망 및 고도로 효율적인 새로운 전력 전자 기술에 사용되는 고전압, 대형 전류 및 세포화 된 컨트롤을 처리하는 새로운 전력 전자 기술에 대한 연구가 적극적으로 수행되고 있습니다 현재, 실리콘 (SI), 실리콘 카바이드 (SIC) 및 질화 질화물 (GAN)과 같은 반도체 물질은 실질적으로 사용되지만, 이러한 반도체는 N- 타입 전도를 기반으로하며, 이는 음의 하전 된 전자가 움직입니다 이 반도체는 P- 타입 전도도가 낮으므로 긍정적으로 하전 된 구멍이 움직이고 자유롭고 안정적인 전력 회로를 설계하는 데있어 기술적 문제가 발생합니다 따라서, 고전압 저항성을 더욱 개선하고 손실을 낮추기 위해 새로운 P 형 전력 반도체 재료에 대한 연구가 수행되고있다 이 중 P- 타입 전도도에 능숙한 바카라 주소아몬드 반도체는 55EV의 큰 밴드 갭, 재료에서 가장 큰 열전도도 및 고장 전기장을 가지므로 최종 차세대 반도체가됩니다

그러나 바카라 주소아몬드는 반도체로 결정을 생산하고 처리하기 어려운 재료입니다 또한 바카라 주소아몬드 반도체의 실제 사용을 위해서는 Ampere 수준에서 큰 전류를 처리하면서 고속 스위칭을 달성 할 수있는 장치가 필요합니다

AIST는 수년간 반도체 재료로 바카라 주소아몬드를 사용하기위한 연구 및 개발 연구를 해왔습니다 전류를 늘리기 위해, 우리는 이전보다 더 큰 기판에 대한 프로토 타입 프로세스 및 병렬화 기술을 개발했으며, 큰 전류로 고속 스위치를 허용하고 그 작동을 보여주는 바카라 주소아몬드 트랜지스터를 성공적으로 생산했습니다

이 연구에서는 반 인치 단일 크리스탈 바카라 주소아몬드 기판에서 수소 종단이 수행됩니다2D 홀 캐리어 가스를 사용하여 다수의 P 형 전력 MOSFET을 제조하여 암페어 등급 작동을 달성 할 수있는 바카라 주소아몬드 MOSFET 칩을 개발하고 병렬로 작동 할 수있는 배선 제작 공정을 설정하여 Ampere-Grade 작업을 달성 할 수있는 바카라 주소아몬드 MOSFET 칩을 개발할 수 있습니다 (그림 1) 게이트 너비 (w_g)의 값이 1020 µm 인 단일 장치의 특성은 명확한 채도 특성을 제공하며 동일한 기판 상에 제조 된 장치가 높은 수율로 제작된다는 것을 확인했습니다 또한 314 개의 단일 요소의 소스, 게이트 및 드레인 전극이 병렬로 연결되고 총 게이트 너비는 약 32cm이고 장치의 구동 전류는 25A이며 장치는 평행하고 연결되어 있습니다이중 펄스 방법를 사용하여 스위칭 속도를 평가할 때, 떨어지는 시간과 상승 시간이 각각 19 및 32 나노초임을 확인했습니다 (그림 3) 지금까지 바카라 주소아몬드 전원 장치의 스위칭 특성은 바카라 주소오드 (AIST : 고속 저소도 바카라아몬드 전력 장치의 고온 작동을) 및 Milliampere 클래스 장치에서 수행되었으며,이 연구 결과는 병렬 연결 바카라 주소아몬드 전력 스위칭 장치가 전 세계에서 처음으로 Ampere 급 고속 스위칭에서 작동 할 수 있음을 확인하여 향후 바카라 주소아몬드 반도체를 실질적으로 사용하는 주요 단계입니다

P- 타입 바카라 주소아몬드 반도체로서 Ampere 급 운영에 대한이 세계 최초의 성공적인 시연은 차세대 전력 반도체의 회로 설계를 자유롭게 제공하여 사회적 구현을위한 개발을 가속화 할 기술 경로를 제공합니다

우리는 견실 전압을 계속 개선하고, 장치의 현재 밀도를 증가 시키며, 더 많은 전력을 처리 할 수있는 장치의 실질적인 적용을 연구하고 개발하고, 다양한 이동성, 탄소 중립 사회, 사회 전체의 총 에너지 부피를 줄이고 효율성을 높이는 데 기여할 것입니다

게시 된 잡지 :Applied Physics Express (Apex)
종이 제목 : 반 인치 H 용지 된 바카라 주소아몬드 MOSFET 칩의 암페어 클래스 이중 펄스 테스트
저자 : K Takaesu, D Sano, I Ota, K Otsuka, D Takeuchi, T Makino 및 H Umezawa
doi : 1035848/1882-0786/adba3a

전원 장치

다량의 전력을 처리하고 전력을 변환하기위한 반도체 장치 예를 들어, 이동성 응용 분야에서는 배터리 (DC)에 저장된 에너지를 AC (AC)로 변환하는 전력 제어 장치 (PCU)에서 사용됩니다 PCUS에 사용되는 전원 장치는 고속으로 전환 될 수 있으며 상세한 전력 변환을 제어하고 손실을 줄이며 PCU의 소형화가 가능합니다[참조로 돌아 가기]

MOSFET (금속 산화물 필드 효과 트랜지스터)

트랜지스터의 전류 제어를 위해 게이트 부분의 금속 반도체 접합을 사용하는 트랜지스터는 전환을 수행하는 반도체 요소입니다[참조로 돌아 가기]

2D 홀 캐리어 가스

바카라 주소아몬드의 표면을 수소로 끝내어 바카라 주소아몬드 표면에 고농도로 형성된 캐리어 가스 캐리어는 양전하를 가지며 표면에서 깊이 10 nm 아래에 존재합니다 캐리어 밀도는 10¹³/cm²약[참조로 돌아 가기]

이중 펄스 방법

전력 반도체 장치의 스위칭 특성 평가를위한 평가 방법 장비의 상세한 전력 변환 및 소형화를 위해서는 전원 장치의 고속 스위칭 작업이 필요하며 상승/가을 시간은 고속 스위치 작업이 가능한지 여부를 결정하기위한 지표입니다[참조로 돌아 가기]