Toshiba พัฒนา SiC MOSFET พร้อมไดโอดกั้น Schottky ในตัวที่ให้ความต้านทานต่ำและมีความน่าเชื่อถือสูง

คาวาซากิ ญี่ปุ่น--(BUSINESS WIRE)--9 ธันวาคม 2022
Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation และ Toshiba Corporation (เรียกรวมกันว่า “Toshiba”) ได้พัฒนาทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามสารกึ่งตัวนำ SiC ของโลหะออกไซด์ (MOSFET) ที่จัดเรียงไดโอดกั้น Schottky (SBD) ในตัวในรูปแบบการตรวจสอบ (รูปแบบการตรวจสอบแบบฝัง SBD) เพื่อให้เกิดทั้งความต้านทานต่ำและความน่าเชื่อถือสูง Toshiba ยืนยันว่าการออกแบบนี้ช่วยลดความต้านทาน[1] (RonA) ประมาณ 20% เมื่อเทียบกับ SiC MOSFET ในปัจจุบัน โดยไม่สูญเสียความน่าเชื่อถือ[2]

อุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการจัดการพลังงานไฟฟ้าและลดการสูญเสียพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิด และเพื่อให้เกิดสังคมที่มีความเป็นกลางทางคาร์บอน SiC ถูกมองว่าเป็นวัสดุรุ่นต่อไปสำหรับอุปกรณ์ เนื่องจากให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าและสูญเสียน้อยกว่าซิลิกอน ในขณะที่การใช้ SiC ในปัจจุบันจำกัดอยู่ที่อินเวอร์เตอร์สำหรับรถไฟเป็นหลัก แต่การใช้งานที่กว้างขึ้นนั้นอยู่บนขอบฟ้า ในด้านต่าง ๆ รวมถึงการใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะและการย่อขนาดอุปกรณ์อุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม มีปัญหาที่ต้องจัดการก่อน เพราะการนำไฟฟ้าแบบสองขั้วในไดโอดของตัวเครื่องระหว่างการทำงานแบบย้อนกลับของ SiC MOSFET นั้นเป็นอันตรายเนื่องจากลดความต้านทานลง

Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation พัฒนาโครงสร้างอุปกรณ์ที่ฝัง SBD ไว้ใน MOSFET เพื่อปิดการทำงานของไดโอดในตัวเครื่อง แต่พบว่าการแทนที่ช่องสัญญาณ MOSFET ด้วย SBD แบบฝังทำให้ความหนาแน่นของช่องสัญญาณลดลงและเพิ่ม RonA การแลกเปลี่ยนนี้ได้รับการแก้ไขด้วยโครงสร้าง SBD แบบฝังใหม่ และ Toshiba ยืนยันว่าได้ปรับปรุงคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพแล้ว

Toshiba ได้ปรับปรุงทั้งการสูญเสียการนำไฟฟ้าใน SiC MOSFET ที่ฝัง SBD และประสบความสำเร็จในการนำไดโอดที่ดี โดยใช้การกระจาย SBD แบบตรวจสอบรูปแบบ การประเมินลักษณะกระแสด้านข้างของ MOSFET ที่ฝังตัวในคลาส SBD ขนาด 1.2kV ด้วยการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดยืนยันว่าการใช้การออกแบบตรวจสอบเพื่อวางตำแหน่ง SBD ที่ฝังไว้ใกล้กับไดโอดของตัวเครื่องจะจำกัดการนำไฟฟ้าแบบสองขั้วของไดโอดแบบฝังได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ ขีดจำกัดกระแสยูนิโพลาร์ของการนำไฟฟ้าย้อนกลับเป็นสองเท่าที่เกิดขึ้นจากการออกแบบรูปแบบ SBD แบบสไทรพ์ในปัจจุบันสำหรับการใช้พื้นที่ SBD เดียวกัน
พบว่า RonA ลดลงประมาณ 20% ที่ 2.7mΩ・cm2

การปรับปรุงที่ได้รับการยืนยันนี้ในการแลกเปลี่ยนเป็นสิ่งจำเป็นหาก SiC MOSFET จะถูกใช้ในอินเวอร์เตอร์สำหรับการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์ Toshiba ดำเนินการประเมินอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาคุณลักษณะด้านไดนามิกและความน่าเชื่อถือ และพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์พลังงานประสิทธิภาพสูงที่น่าดึงดูดซึ่งมีส่วนทำให้เกิดความเป็นกลางทางคาร์บอน

รายละเอียดของความสำเร็จได้รับการรายงานในการประชุมประจำปี IEEE International Electron Devices ครั้งที่ 68 ซึ่งเป็นการประชุมเซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าระหว่างประเทศที่จัดขึ้นในซานฟรานซิสโก สหรัฐอเมริกา เมื่อวันที่ 3 ถึง 7 ธันวาคม

หมายเหตุ:

[1] On-resistance คือค่าความต้านทานระหว่างเดรนและซอร์สของ MOSFET ระหว่างการทำงาน (ON)

[2] การวิจัยของโตชิบา เมื่อเดือนพฤศจิกายน 2022

* ชื่อบริษัท ชื่อผลิตภัณฑ์ และชื่อบริการอาจเป็นเครื่องหมายการค้าของบริษัทนั้นๆ

* ข้อมูลในเอกสารนี้ รวมถึงราคาและข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ เนื้อหาบริการ และข้อมูลติดต่อ เป็นข้อมูลปัจจุบัน ณ วันที่ประกาศ แต่อาจมีการเปลี่ยนแปลงโดยไม่แจ้งให้ทราบล่วงหน้า

เกี่ยวกับ Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation
Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation ซัพพลายเออร์ชั้นนำด้านโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์และสตอเรจขั้นสูง ใช้ประสบการณ์และนวัตกรรมกว่าครึ่งศตวรรษเพื่อนำเสนอเซมิคอนดักเตอร์แบบแยก ระบบ LSI และผลิตภัณฑ์ HDD ให้กับลูกค้าและคู่ค้าทางธุรกิจ

พนักงานของบริษัทจำนวน 23,000 คนทั่วโลกมีความมุ่งมั่นร่วมกันในการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์ให้สูงสุด และส่งเสริมความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับลูกค้าในการสร้างมูลค่าร่วมกันและเปิดตลาดใหม่ ปัจจุบัน Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation ที่มียอดขายต่อปีทะลุ 8.5 แสนล้านเยน (7.5 พันล้านเหรียญสหรัฐ) ตั้งตารอที่จะสร้างและมีส่วนร่วมเพื่ออนาคตที่ดีกว่าสำหรับผู้คนทุกหนทุกแห่ง