三墾電氣開發(fā)成功了使用硅底板的肖特基二極管(SBD)和常閉型的FET(場效應(yīng)晶體管),并確認(rèn)可在電源電路上正常工作。而且還使用這兩個元件,驅(qū)動了功率因數(shù)校正器(PFC)。
GaN作為性能優(yōu)良的新一代功率半導(dǎo)體,與SiC同樣備受關(guān)注。GaN的絕緣破壞電場大約比硅大1位數(shù)。因此,有望同時實現(xiàn)高耐壓和低導(dǎo)通電阻。耐壓方面,F(xiàn)ET和SBD均為800V。
由于導(dǎo)通電阻小,因此用于電源電路的話,可減小電力損失。FET的導(dǎo)通電阻僅為3mΩcm2。為硅制MOSFET的1/50。配備在TO-3PF封裝上時,耐壓相同的情況下,導(dǎo)通電阻可降至10mΩ以下。另外,GaN與硅相比導(dǎo)熱率高并且散熱性良好,因此有望實現(xiàn)冷卻裝置的小型化。
備受期待的GaN元件在電源電路上的應(yīng)用還存在諸多課題。首先,在GaN元件的制造過程中使用的GaN底板價格昂貴,難以實現(xiàn)GaN元件的低成本化。因此,三墾電氣為降低成本,不在GaN底板上,而是在硅底板上制造GaN元件。雖然在硅底板上制備GaN結(jié)晶還比較困難,但該公司通過自主開發(fā)的成長技術(shù)和新元件構(gòu)造,試制出了GaN元件。
另外FET方面,在不加載柵極電壓的情況下,難以實現(xiàn)電流不流動的常閉型。當(dāng)停止電源電路的工作時,為不使電路帶電,需要進(jìn)行常閉操作。因此,通過改進(jìn)元件構(gòu)造,實現(xiàn)了閾值電壓+1V的常閉型FET。
實現(xiàn)GaN元件的產(chǎn)品化尚未決定。今后,目標(biāo)為用于消費類設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備的逆變器、UPS、直流電源裝置、電動汽車以及混合動力車等,計劃通過提高GaN元件的性能和開發(fā)應(yīng)用技術(shù)來實現(xiàn)其產(chǎn)品化。
另外,三墾電氣計劃在“CEATEC JAPAN 2008”(2008年9月30日~10月4日,幕張Messe)上,展出此次的開發(fā)產(chǎn)品。