ROHM近日研發(fā)出採用溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET，並已建立完備的量產(chǎn)體制。與量產(chǎn)中的平面型SiC-MOSFET相比，同一晶片尺寸的導(dǎo)通電阻可降低50%，這將大幅降低太陽能發(fā)電用功率調(diào)節(jié)器和工業(yè)設(shè)備用電源、工業(yè)用變流器等所有相關(guān)設(shè)備的功率損耗。此次研發(fā)的SiC-MOSFET計畫將推出功率模組及離散式封裝產(chǎn)品，目前已建立完備的功率模組產(chǎn)品的量產(chǎn)體制。
產(chǎn)品背景
近年來，在全球都在尋求解決供電問題的大環(huán)境下，如何有效地輸送並使用所發(fā)電力的「功率轉(zhuǎn)換」變得相當(dāng)重要。SiC功率元件作為可顯著減少此功率轉(zhuǎn)換時損耗的關(guān)鍵元件。ROHM於2010年成功研發(fā)實現(xiàn)SiC MOSFET的量產(chǎn)，並在持續(xù)推進(jìn)可進(jìn)一步降低功率損耗的元件研發(fā)。
| 圖1 : 單溝槽式與雙溝槽式的結(jié)構(gòu)比較 |
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京都大學(xué)工學(xué)研究科電子工學(xué)專業(yè)木本恒暢教授表示：「Si（矽）材料在發(fā)展上已經(jīng)接近其理論性能極限。對此，ROHM公司率先發(fā)力採用可實現(xiàn)高耐壓、低損耗（高效率）的SiC（碳化矽）材料的SiC功率元件，持續(xù)推進(jìn)研發(fā)與量產(chǎn)。
此次，率先實現(xiàn)量產(chǎn)採用可最大限度發(fā)揮SiC特性的溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET。該SiC-MOSFET是兼?zhèn)涞蛽p耗特性與高速開關(guān)特性的高性能功率電晶體，功率轉(zhuǎn)換時的效率更高，可『毫無浪費』的用電，其量產(chǎn)將為太陽能發(fā)電用功率調(diào)節(jié)器和工業(yè)設(shè)備用電源等所有設(shè)備進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)能化、小型化、輕量化作貢獻(xiàn)?！?/span>
技術(shù)特點
採用溝槽結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻功率元件
到目前為止，溝槽結(jié)構(gòu)因在SiC-MOSFET中採用可有效降低導(dǎo)通電阻而備受關(guān)注，但為了確保元件的長期可靠性，需要設(shè)計能夠緩和閘極溝槽部分產(chǎn)生的電場結(jié)構(gòu)。ROHM採用獨創(chuàng)的結(jié)構(gòu)成功解決了該課題，並實現(xiàn)了採用溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET的量產(chǎn)。與已在量產(chǎn)中的平面型SiC-MOSFET相比，導(dǎo)通電阻可降低約50％，同時還提高了開關(guān)性能（輸入電容降低約35%）。
全SiC功率模組
ROHM又研發(fā)出採用此次研發(fā)的溝槽結(jié)構(gòu)SiC-MOSFET的「全SiC」功率模組。
該產(chǎn)品內(nèi)部電路為2in1結(jié)構(gòu)，採用SiC-MOSFET及SiC-SBD，額定電壓1200V，額定電流180A。
與使用平面型SiC-MOSFET的「全SiC」模組相比，其開關(guān)損耗也降低了約42％。
離散式產(chǎn)品
ROHM將依次展開額定電壓650V、1200V各3款產(chǎn)品的研發(fā)。額定電流將繼續(xù)研發(fā)118A（650V）、95A（1200V）的產(chǎn)品。
注釋
1.MOSFET（Metal－Oxide－Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫)：金屬－氧化物－半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，是FET中最被普遍使用的結(jié)構(gòu)。
作為開關(guān)元件使用。
2.溝槽式結(jié)構(gòu)：溝槽（Trench）意為凹槽。是在晶片表面形成凹槽，在其側(cè)壁形成MOSFET閘極的結(jié)構(gòu)。不存在平面型MOSFET在結(jié)構(gòu)上存在的JFET電阻，比平面結(jié)構(gòu)更容易實現(xiàn)微細(xì)化，因此有望實現(xiàn)接近SiC材料原本性能的導(dǎo)通電阻。
