SiC

半導体デバイス測定に関する翻訳で、GaNという言葉が出てくる(例えば、B1505A パワーデバイス・アナライザ/カーブトレーサのp2)。

半導体には、Si(シリコン)などのように1種類の元素を材料にしているものと、GaAs(ガリウムヒ素)などのように2種類以上の元素を材料にした化合物半導体がある。SiCは、化合物半導体の1つで、シリコン・カーバイド(Slicon Carbide)または炭化珪素と呼ばれる。

近年、二酸化炭素の排出削減による地球温暖化の緩和や原子力発電所停止に伴う電力不足の解消のために、電車、電気自動車、太陽光発電などの大電力の制御に使用されている電力変換器(インバータ)の高効率化(低損失化)の要求が高まっている。このような電力変換器に使用されているパワー半導体としては、Si(シリコン)を材料にしたIGBTがある。さらなる、高出力、高効率、高耐圧動作が可能な半導体デバイスとして、GaN(窒化ガリウム)とともにSiCが注目されている。

SiCパワー半導体は、GaNパワー半導体と同様にワイドバンドギャップ半導体と呼ばれ、Si半導体に比べてバンドギャップ幅が約3倍広いので、高温でもデバイス性能が劣化せず、冷却装置を不要/簡素化でき、小型のインバーターを実現できる。また、GaNパワー半導体と同様に、絶縁破壊電界もSi半導体に比べて約10倍大きく、Si半導体に比べて約1/1000のオン抵抗を実現して極めて効率の高い動作が可能である。

SiCパワー半導体とGaNパワー半導体の主な違いは、SiCパワー半導体がSiC単結晶基板上に形成するのに対して、GaNパワー半導体はSi基板上にGaN層を形成するので、高耐圧化が難しいことである。このことから、SiCパワー半導体は高耐圧、大電流アプリケーションに利用され、GaNパワー半導体は小型、高周波アプリケーションに利用されている。

SiCについては、以下を参照

SiCパワー素子の技術開発競争、今後5年から10年が勝負

半導体のオン抵抗と絶縁破壊電界の関係については、以下を参照。

オン抵抗と耐圧

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