2014 Fiscal Year Annual Research Report
超低損失炭化珪素静電誘導トランジスタの新しい動作モード
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24560327
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
矢野 浩司 山梨大学, 総合研究部, 教授 (90252014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 真幸 山梨大学, 総合研究部, 助教 (00511320)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電力工学 / パワーデバイス / ワイドバンドギャップ半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、これまで炭化珪素（以下SiC)を用いた埋め込みゲート型静電誘導トランジスタ(Buried Gate Static Induction Transistor : BGSIT)を開発してきた。本研究では、SiC-BGSITにおいて「少数キャリア弱い注入」を用いた新しい動作モードの動作原理と設計指針の解明、および3.3kVまでのSiC-BGSITの設計指針を明らかにすることを目的としている。
まず、少数キャリア弱い注入動作を実現するために、SiC-BGSITのターンオン時の入力電圧レベルVIN_ONを通常動作モードである2.5Vからオーバードライブ状態とみなされる12.5Vまでパラメータとして変化させ、400V、20Aの室温でのL負荷スイッチング試験を実施した。その結果、出力側のスイッチング損失は、VIN_ONを2.5Vから7.5Vまで増加させると、3分の1程度まで減少でき、それ以上にVIN_ONを増加させても出力損失にはあまり効果がなく、逆にゲート定常電流が増加し、入力損失が顕著になることがわかった。また、シミュレーションにより、VIN_ONの増加により、チャネル部で少数キャリアが増加し、ある程度ターンオン時間の縮小に寄与しているものの、ゲートコンタクト直下や、ゲートーソース間n領域など、主電流経路以外の無駄な領域に少数キャリアが注入していることもシミュレーションで明らかになった。すなわちVIN_ONが7.5V程度が少数キャリアの弱い注入動作の限界といえる。
また、3.3kV ノーマリーオフ型SiC-BGSITの設計指針をシミュレーションで明らかにし、これに基づき素子を試作し降伏電圧3.3kV、特性オン抵抗7.8mΩcm2が得られ、この降伏電圧で世界最高の低オン抵抗を実現した。
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