超过20kV：半导体元件的世界最高耐压

　　日本京都大学工学研究系电子工学专业教授木本恒暢等人的研究小组，试制出了耐压高达21.7kV的SiC制PiN二极管。此前虽有耐压为十数kV的半导体功率元件，但超过20kV的尚为首次，“是半导体元件中的世界最高值”(木本)。

　　该二极管的设想用途为置换变电站使用的硅制GTO。比如，日本的电网电压为6.6kV，因此要求耐压达到20kV。据称目前是使用3～4个数kV的GTO来确保耐压的。如果使用耐压超过20kV的SiC制PiN二极管，一个即可满足要求。由此，转换器及冷却器等便可实现小型化，从而有助于削减变电站的设备面积及建设费用。加之，因可减轻各元件上产生的电压降低现象，所以据称还能减少电力损失。

　　木本等人的研究小组2007年就试制出了耐压为10kV的SiC制PiN二极管。此次为了提高耐压，主要作了三项改进。

　　第一是加厚了n型漂移层。10kV品的n型漂移层厚度为90μm左右，而此次的产品为186μm，增加到了约两倍。漂移层越厚，积层所需要的时间越长。于是，此次提高了成膜速度。10kV品以每小时40μm的速度积层，而此次则提高到了80μm。另外，漂移层的杂质浓度为3×1014，与原产品同等。

　　第二是减少了称为“点缺陷”的结晶缺陷。据称，与原来的10kV品相比，点缺陷密度减少到了1/100左右。具体而言，从1013/cm3左右减少到了1011/cm3左右。

　　第三是缓和了端部电场集中现象的发生。这是通过采用名为“空间调制JTE”的新构造而实现的。

　　新元件与原来相比，还提高了输出电流。原来在10V电压下输出电流为25A，此次则提高到了70A左右。导通电阻为44mΩcm2。

　　另外，新元件的详情将在功率半导体国际学会“ISPSD2012”(比利时，2012年6月3～7日举行)上公开。