ワイドバンドギャップ半導体(SiC/GaN)

ワイドバンドギャップ半導体は、バンドギャップが大きいため、従来の半導体とは大きく異なります。バンドギャップとは、価電子バンドの上部と伝導バンドの下部との間の半導体のエネルギー差を指します。距離が長いため、ワイドバンドギャップ半導体パワーデバイスは、より高い電圧、温度、周波数で動作できます。

窒化ガリウム(GaN)や炭化ケイ素(SiC)などのワイドバンドギャップ半導体材料は、次世代の効率的な電力変換スイッチを探す際の理想的な選択肢です。ただし、各材料には、他の材料よりも特定の利点があります。たとえば、炭化ケイ素パワー半導体は、650Vから始まるアプリケーションに対して優れた電圧ブロッキングを提供し、電圧が高くなるほどさらに多くの利点を提供します。

エネルギー効率の高い世界を目指す、重要な次のステップに進むには、電力効率の向上、小型化、軽量化、総コストの低減、あるいはこれらのすべてを可能にするワイドバンドギャップ半導体などの新材料の使用が鍵になります。

インフィニオンは、シリコン、シリコンカーバイド、窒化ガリウムベースのデバイスなど、最も広範な製品と技術ポートフォリオを提供しています。インフィニオンテクノロジーズは、炭化ケイ素(SiC)および窒化ガリウム(GaN)技術開発で20年以上の実績を持つ大手電力供給者として、よりスマートで効率的なエネルギー生成、伝送、消費のニーズに応えます。同社の専門家は、システムの複雑さを軽減し、低電力、中電力、高電力システムのシステムコストとサイズを削減するために何が必要かを理解しています。

ワイドバンドギャップ半導体の利点

ワイドバンドギャップ半導体の利点は数多くあります。例えば、ワイドバンドギャップ半導体ベースの電子機器による高効率化は、電力密度の向上、サイズと重量の削減につながり、その結果、システム全体のコストが削減されます。

パワーエレクトロニクスにワイドバンドギャップ半導体デバイスを使用すると、より高い動作スイッチング周波数を実現するのにも役立ちます。これは、究極の電力密度が目標である場合に特に重要です。GaN WBG半導体は、総ゲート電荷が低く、高周波でも約1.5Vの低電圧しきい値を持ち、ゲート駆動電力はミリワットに制限されています。

ワイドバンドギャップ半導体製品ソリューション

インフィニオンのパワーエレクトロニクス製品ソリューション向けの高効率ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、革命的です。インフィニオンの革新的で革新的な技術は、高性能なワイドバンドギャップ半導体材料を実装しており、インフィニオンのCoolSiC™も含まれています。さらに、ディスクリートおよび統合パワーステージの両方でのCoolGaN™ソリューション。

炭化ケイ素 (SiC) は、3電子ボルト (eV) という広いバンドギャップを持ち、シリコンに比べてはるかに高い熱伝導性を持っています。SiCベースのMOSFETは、高周波で動作する高ブレークダウン、高電力のアプリケーションに最適です。シリコンと比較して、炭化ケイ素パワー半導体のRDS(on)などのデバイスパラメータの増加は、温度に対する増加が少なくなります。これにより、設計者はワイドバンドギャップのパワーエレクトロニクス設計において、より狭いマージン内またはより高い温度で作業することができ、性能を向上させることができます。インフィニオンの炭化ケイ素ソリューションは、実績のある高品質の大量生産により、革新的なテクノロジーとベンチマークとなる信頼性を組み合わせています。詳細はこちら

GaNは、SiCよりもさらに高いバンドギャップ(3.4電子ボルト)と大幅に高い電子移動度を持っています。シリコン(Si)と比較すると、ブレークダウン磁場は10倍高く、電子移動度は2倍になります。出力電荷とゲート電荷はともにSiの10倍低く、高周波動作の鍵となる逆回復電荷はほぼゼロです。GaNワイドバンドギャップ半導体パワーデバイスは、最新の共振トポロジーで選択される技術であり、新しいトポロジーや電流変調などの新しいアプローチを可能にしています。

インフィニオンのGaNソリューションは、市場で最も堅牢で高性能なコンセプトであるエンハンスメント モード コンセプトに基づいており、高速なターンオンおよびターンオフ速度を提供します。CoolGaN™窒化ガリウム製品は、高性能と堅牢性に重点を置きながら、サーバー、テレコム、ワイヤレス充電、アダプターと充電器、オーディオなど、多くのワイドバンドギャップ半導体アプリケーションにわたるさまざまなシステムに大きな価値を付加します。CoolGaN™スイッチは、インフィニオンのシングルチャネルおよびデュアルチャネル、絶縁型および非絶縁型のEiceDRIVER™ゲートドライバICの幅広いポートフォリオにより、使いやすく、デザインインも容易です。詳細はこちら

EiceDRIVER™ SiC MOSFETゲートドライバーICは、SiC MOSFET、特に超高速スイッチングのCoolSiC™ SiC MOSFETの駆動に適しています。これらのゲートドライバには、厳密な伝搬遅延マッチング、高精度の入力フィルタ、広い出力側電源範囲、負のゲート電圧機能、アクティブミラークランプ、DESAT保護、拡張CMTI機能など、SiC駆動のための最も重要な主要機能とパラメータが組み込まれています。詳細はこちら

ワイドバンドギャップ半導体 Si SiC GaN
ワイドバンドギャップ半導体 Si SiC GaN
ワイドバンドギャップ半導体 Si SiC GaN

ワイドバンドギャップ半導体デバイスは、さまざまなアプリケーションに大幅な電力効率をもたらします。インフィニオンの革新的なワイドバンドギャップ半導体ポートフォリオは、民生用アプリケーション向けの充電器やアダプタ、EV充電、テレコム、SMPS、ソーラー、産業用アプリケーションのバッテリーフォーメーション、車載アプリケーション向けのオンボード充電や高電圧から低電圧へのDC-DCコンバータなどに使用される最先端の電子機器に対応しています。

高品質で高効率な製品を提供するインフィニオンは、強力で革新的な半導体技術を開発し、市場に投入するグローバルリーダーです。当社の非常にコンパクトで効率的な設計は、シリコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)ベースのデバイスの最も広範な製品および技術ポートフォリオで利用でき、お客様独自のアプリケーション要件に最適なソリューションを提供します。

GaN、SiC、Si半導体にはいくつかの違いがあります。まず、GaN半導体は、今日の80Vから650Vの範囲の電圧を対象としており、最高のスイッチング周波数で中程度の電力を供給します。GaN半導体とSiC半導体は、最大電力密度で非常に高い効率を発揮し、Siベースの半導体よりもスイッチング損失が小さくなります。

GaNとSiCパワーエレクトロニクス半導体の違いについて言えば、SiCパワー半導体は、ラテラルトランジスタであるGaNと比較して、優れたゲート酸化膜信頼性、優れた使いやすさを提供し、非常に堅牢で垂直トランジスタの概念を採用しています。

GaNとSiCは、アプリケーションソリューションスペースに異なる強みをもたらします。ただし、その利点はアプリケーションによって異なります。たとえば、炭化ケイ素は、高出力ストリングインバーターなどの高温および高電圧アプリケーションに関しては優れています。高温機能については、より低い温度係数と高いブロッキング電圧機能がアプリケーションの要求を最もよく満たします。

GaNは、究極の電力密度に関しては優れています。これは、特定のスペースで電力レベルが増加するため、データセンターのスイッチモード電源など、建設量が非常に限られているアプリケーションに特に当てはまります。この場合、効率と高いスイッチング周波数が組み合わされ、他の技術では到達できないアプリケーションを次のレベルに押し上げます。

トレーニングとウェビナー

ワイドバンドギャップ半導体向けの低インダクタンスパッケージの利点

このeラーニングを視聴すると、次のことが可能になります。

  • パッケージインダクタンスの理解
  • ワイドバンドギャップトランジスタがパッケージインダクタンスの影響を受けやすい理由を理解し、
  • インフィニオンのどのパッケージタイプがインダクタンスが低いかを特定する

中国語のeラーニングを視聴するには、ここをクリックしてください

インフィニオンのオンデマンドウェビナー「Si、SiC、GaN?

当社のウェビナーでは、高電力および低電力アプリケーションにおけるシリコンとSiCおよびGaNパワーデバイスの技術的位置付けについて詳しくご紹介します。

Si |SiC(シリコン) |ACDCアプリケーションにおけるGaNポジショニング

インフィニオンは、3つの主要なパワー半導体技術すべてにおいて、信頼できる専門知識を提供しています。ACDC アプリケーションでのポジショニング方法をご覧ください。

ワイドバンドギャップ半導体(WBG)を使用した双方向コンバータ

双方向コンバータにWBGスイッチを使用する理由、使用トポロジー、その機能について説明します。

ビデオ

5分 – SiCが選ばれる5つの理由

持続可能なエネルギーの生成と消費に向けた変革をリードするために、炭化ケイ素技術がこの方向の主要な市場動向に対処するための戦略的な中核にあることをご存知でしょう。そのために、インフィニオンのSiCデバイスを選ぶべき5つの理由をご紹介します。

適切なパワー半導体技術と組み合わせた電力変換トポロジーの選択

適切なSMPSアプリケーションのオプションをカバーする仮想イベントに関する洞察を得てください。当社の専門家が、適切なパワー半導体技術と組み合わせた電力変換トポロジーの選択をご案内します。Si、SiC、GaN技術の構造の違いに焦点を当て、電源ユニット(PSU)の効率比較を紹介します。

Si / SiC / GaN技術の違いを体験

Si、SiC、GaNパワー半導体は、非常にユニークな特性を持ち、さまざまなメリットがあります。このビデオでは、これらの技術をお客様のアプリケーションで使用するためのさまざまな可能性と、インフィニオンがお客様の選択をお手伝いできる理由をご紹介します。

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