豊田合成、「縦型GaNパワー半導体」で世界トップクラスの大電流化を実現

2019年05月23日 11:00:00
マネー
ビジネスワイヤ

愛知県清須市--(BUSINESS WIRE)--（ビジネスワイヤ） --
豊田合成株式会社（本社：愛知県清須市､社長：宮﨑直樹）は、青色LEDの材料である｢窒化ガリウム｣（GaN）の結晶化技術を用いて開発中の｢縦型GaNパワー半導体｣において、世界最高水準となる1チップで100アンペアの大電流動作を実現しました。

パワー半導体は電力を変換する電子部品^※1で､車や家電､産業機器などで幅広く使われています。現在、電動車の普及や再生可能エネルギーの利用拡大に伴って高性能化が求められていますが、従来の材料であるシリコン（Si）では大電力の効率的な変換^※2が限界に近づいていることが課題^※3でした。そこで当社は材料として耐圧性に優れる｢GaN｣を使用することに加え、電気を基板に対して垂直に流す｢縦型構造｣を採用し、薄型･小型化などを図ることで性能を高めて^※4きました。

今回､新たにGaN結晶内に｢電流分散層｣を導入することで、電流を耐圧維持層に広げて抵抗値を下げ､電流容量を従来の50アンペアから100アンペアに高めることに成功しました。なお､本技術については､2019年5月に上海で開かれたパワー半導体の世界最大の国際会議（ISPSD^※5）で発表しました。

今後も当社は高性能なパワー半導体の早期実用化を目指して、半導体･電機メーカーなどとも協業し、性能や信頼性の向上などを進めていきます。

		※1		電気のオン/オフの切り替え（スイッチング）などにより、電圧や電流､周波数などを変換する。
		※2		導通時やスイッチング時の電力損失（熱に変わる）が少ないこと。
		※3		Siは半世紀以上に渡る改良を経て、｢高耐圧｣（高電圧で壊れない）と｢低抵抗｣（電気抵抗が低い）の両立が物性上の極限に近づいているため、大電力動作時の｢導通損失｣や高周波動作時の｢スイッチング損失｣の大幅な低減が難しい。
		※4		｢GaN｣はSiの10倍以上の耐圧性を持つため、薄型化･低抵抗化による導通損失の低減が可能。
				また｢縦型｣はチップ全体を使って電気を流せるため、小型化･高周波動作化によるスイッチング損失の低減が可能。
				これらにより当社は､高耐圧（1.2kV級）で低抵抗（1.8mΩcm²）､高周波動作（10MHz以上）などの性能を実現している。
		※5		The 31st IEEE International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs