> > 耐高電圧のSiC半導体トランジスタが新開発 スマートグリッド構築などに貢献

耐高電圧のSiC半導体トランジスタが新開発 スマートグリッド構築などに貢献

記事を保存
耐高電圧のSiC半導体トランジスタが新開発 スマートグリッド構築などに貢献

産業技術総合研究所は、シリコンでは不可能な10kV以上の耐電圧を示す炭化ケイ素新型トランジスタを開発した。本成果により、電力ネットワークにおけるスイッチやトランスの半導体化、次世代スマートグリッド構築を通した電力分野での省エネルギー化への道筋が示されたと説明している。

今回、産総研は、炭化ケイ素(SiC)半導体を用いて、16kVという超高耐電圧特性を持つ独自構造の絶縁ゲートバイポーラ・トランジスタ(IGBT)を開発した。

電圧・電流・周波数を変換・制御するために用いられる一群の半導体デバイス(ダイオードやトランジスタ)をパワーデバイスという。SiC半導体は、優れた物理的・化学的性質を持ち、従来のシリコン(Si)半導体をしのぐ小型で損失の少ないパワーデバイスの実現が可能とされている。しかし、SiC-IGBT作製に必要なp型基板は、SiC基板としては品質が悪くデバイス作製には問題があった。

今回、研究グループは、デバイス品質の結晶作製に用いられるエピタキシャル成長によってp型基板層を作製するフリップ(上下反転)型の技術を用いるとともに、産総研独自の技術であるSiC基板のカーボン面(SiC基板には裏表があり、Siが最表面に出ている面がシリコン面、Cが最表面に出ている面がカーボン面)を利用したIE構造を採用することで、スイッチングトランジスタとして10kV以上の超高耐電圧と低いオン抵抗の両立を図ることができた。

この成果は、内閣府の最先端研究開発支援プログラム(FIRST)(2010~2014年度)「低炭素社会創成へ向けた炭化ケイ素(SiC)革新パワーエレクトロニクス研究開発」のもとで達成されたものであり、成果の詳細は、2013年12月9~11日(米国時間)に米国ワシントンD.C.で開催されるIEDM 2013 (International Electron Device Meeting)にて発表される。

エネルギーの有効利用を促進するためには、電力の変換(直流・交流変換や電圧変換)や制御を担うパワーエレクトロニクス(パワエレ)技術を進展させ、パワエレ電力機器の飛躍的な効率化、小型軽量化、高機能化が求められている。これまでパワエレ電力機器に広く用いられてきたシリコン(Si)半導体では、IGBTなどのデバイス性能向上によってパワーデバイスとしての低損失化が図られてきたが、そのデバイス性能はSiの材料物性で決まる理論限界に近づきつつあり、今後の大幅な性能向上は望めなくなっている。そこで、次世代半導体材料として、炭化ケイ素(SiC)半導体が注目されている。

【参考】
産総研 - 16kVの高電圧に耐えるSiCパワー半導体トランジスタを開発

関連セミナー・イベント情報

関連カテゴリ

プレスリリースを受け付けております

環境ビジネスオンラインでは、皆様からの環境に関する情報をお待ちしています。

新製品・新サービス、研究内容、法令情報、イベント・セミナー、海外の環境ビジネス情報など、お気軽にお寄せ下さい。お送り頂いた内容を、編集部にて拝見いたします。

こちらから、必要事項をご記入ください

Copyright © 2012 日本ビジネス出版. All rights reserved.