Корпорация Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation разработала МОП-транзисторы из карбида кремния (SiC) с низким сопротивлением включению и значительно уменьшенными потерями при переключении — примерно на 20% ниже, чем у МОП-транзисторов SiC второго поколения.

Силовые устройства являются важными компонентами для управления и снижения энергопотребления во всех видах электронного оборудования, а также для достижения углеродно-нейтрального общества. SiC широко рассматривается как материал следующего поколения для силовых устройств, поскольку он обеспечивает более высокое напряжение и меньшие потери, чем кремний. В то время как силовые устройства SiC в настоящее время в основном используются в инверторах для поездов, на горизонте более широкое применение в электрификации транспортных средств и миниатюризации промышленного оборудования. Однако внедрение и рост рынка устройств SiC сдерживались проблемами надежности.

Toshiba решила эту проблему, приняв структуру, в которой барьерный диод Шоттки (SBD) размещен параллельно с PN-диодом внутри SiC MOSFET продукта второго поколения. Однако это создало новую проблему, из-за которой производительность МОП-транзистора ухудшается, когда он включает ячейку SBD, которая не работает как МОП-транзистор. В частности, наблюдается увеличение сопротивления включению на единицу площади (R_наA) и в индексе производительности, который указывает на сопротивление включению и высокую скорость (R_на*Q_gd). Еще одной проблемой была более высокая удельная стоимость из-за увеличения площади чипа для уменьшения сопротивления включению (R_на).

В настоящее время Toshiba разработала структуру устройства, которая уменьшает R_наНекоторое время, включая SBD. Сопротивление распространению (R_{распространение}) уменьшается, а ток SBD увеличивается путем впрыска азота в нижнюю часть широкой диффузионной области p-типа (p-скважины) SiC MOSFET. Toshiba также уменьшила область JFET и ввела азот, чтобы уменьшить емкость обратной связи и сопротивление JFET. В результате емкость обратной связи была уменьшена без увеличения R_наA. Toshiba создала прототип и подтвердила, что эта структура устройства уменьшает R_наA на 43%, R_на*Q_gdна 80%, а потери при переключении (от включения и выключения) примерно на 20% по сравнению с продуктами второго поколения. Стабильная работа без колебаний R_наA также был обеспечен оптимизированным расположением theSBD.

Напечатано с разрешения автора.