功率半导体的革命：SiC与GaN的共舞（二）

　　SiC制SBD的普及出现曙光，而SiC制MOSFET的开发焦点则是如何发挥SiC的出色材料特性。其中，为减少导通时的损失而降低导通电阻的研发正在推进之中。目标是将导通电阻降至Si制功率元件的1/10以下。

　　罗姆2011年12月发布了实现这一目标的沟道型MOSFET。通过减小通道电阻及基板电阻，降低了导通电阻，从而在耐压600V下实现了0.79mΩcm2的导通电阻，在耐压1200V下实现了1.41mΩcm2（图1）。据该公司介绍，与原来的硅制MOSFET相比，导通电阻不到1/20，与已量产的SiC制MOSFET相比也不到1/7。

　　图1：在耐压600V下导通电阻低于1mΩcm2

　　罗姆试制出了在耐压600V下导通电阻低于1mΩcm2的沟道型SiC制MOSFET。与该公司的原产品相比，通道电阻约降低了80％，基板电阻约降低70％，导通电阻还不到一半（a）。通过采用栅极和源极都形成沟道的“双沟道构造”，减轻了栅极部分的电场集中效应（b）。

　　罗姆表示将在争取2013年度内使沟道型SiC制MOSFET实用化。

　　内置回流二极管

　　在提高SiC制MOSFET性能的同时，通过减少部件数量，抑制采用SiC制功率元件时的成本增加的研发也在进行之中。

　　典型例子是松下2011年12月作为研发成果发布的内置有回流二极管的SiC制MOSFET。该产品通过内置回流二极管来减少逆变器电路中的部件数量，从而实现了电路的低成本化及小型化。

　　此前，MOSFET内置的二极管启动电压高达约2.5V，难以达到实用水平。而松下的试制品将该电压降低到了0.5V。而且，据松下介绍，SiC制二极管的温度特性优于普通SBD（图2）。尽管松下没有具体的商业化计划，但估计约两年后可以解决实用化所面临的技术课题。

　　图2：温度特性优于SiC制SBD

　　松下试制出了内置有回流二极管的SiC制MOSFET。据该公司介绍，与普通的SiC制SBD相比，内置二极管的温度特性十分出色。获得某一电流输出值所需要的正向电压在高温下也不易发生变化。

氧化镓比SiC耐压高且损耗低

　　“实际上Ga2O3是很有意思的材料”（熟知功率半导体元件的研究人员）。

　　与正作为新一代功率半导体材料而在推进开发的SiC（碳化硅）及GaN（氮化镓）相比，因有望以低成本制造出高耐压且损耗低的功率半导体元件（以下称功率元件），作为氧化镓一种的β型Ga2O3吸引了众多目光。