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【功率半导体】(二):SiC和GaN为何适作功率元件【3】

2013年04月23日09:04    来源:人民网-财经频道

缓冲层技术是GaN研究的起点

GaN的晶体生长曾经也是一大课题。关于这一材料,1986年名古屋大学教授赤崎勇(现任名城大学教授、名古屋大学名誉教授)等人采用“低温沉积缓冲层技术”,在蓝宝石基板上生长出了高品质GaN晶体,以此为突破口,该材料的研究取得了进展。以后来的GaN蓝色LED开发为契机,GaN的研发在世界各地活跃起来,技术开发快速推进。

发光元件方面,GaN被推广到了蓝光光盘装置用蓝紫色半导体激光器和白色LED用蓝色LED芯片,电子产品方面,移动体通信用基站及雷达用GaN类半导体高频功率元件实现了产品化。GaN功率开关元件应用了以前在高频功率元件中培育的技术,其研发动向从2005年前后开始备受关注。

GaN与SiC不同,是以不同种类的基板上的“异质外延生长”为基础发展起来的。目前,被认为最有力的GaN功率元件是“GaN-on-Si”功率元件,采用了在硅基板上实现异质外延生长的GaN。与高价SiC基板上制作的SiC功率元件不同,GaN-on-Si的成本竞争力很高。虽然同为宽带隙半导体,但SiC和GaN获得了不同的发展,这一点十分有趣。

SiC、GaN功率元件上市

目前,SiC及GaN成了新一代功率元件的最有力材料,世界各地都在进行研发,尽管数量要比硅元件少,但采用SiC和GaN的功率元件已开始出现在市场上。尤其是SiC制SBD,日本国内外的多家公司都在销售,其影响力正不断向电路技术人员渗透。实验室水平远远超过硅的高性能功率元件已被接连不断地试制出来。

从性价比、可靠性及产量等方面考虑,SiC、GaN功率元件要向硅制MOSFET及IGBT占支配地位的市场渗透,估计还需要一段时间。但目前多个应用领域都在验证这种元件的优点,包括通过采用SiC或GaN功率元件来大幅节省系统总体能耗及缩小尺寸等。

下次将介绍使用SiC的功率元件的特点、最新开发动向及应用事例等。(日经技术在线! 供稿) 

(责编:值班编辑、庄红韬)

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