将来のパワーアプリケーションでの成功に向けたSiC製造における課題の克服

半導体業界では、何十年にもわたってシリコン(Si)が主要材料として使用されてきました。マイクロプロセッサからディスクリートのパワーデバイスまで、あらゆる用途で使用されています。しかし、自動車や再生可能エネルギーなどの分野において、最新の電力需要が高いアプリケーションでは、シリコンの限界がより顕著になってきています。

業界が解決策を模索する中、シリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN)などのワイドバンドギャップ(WBG)材料が解決策として注目されています。バンドギャップとは、価電子帯の頂上から伝導帯の底までのエネルギー差を表します。シリコンのバンドギャップは1.1電子ボルト(eV)とかなり狭くなっていますが、SiCとGaNはそれぞれ3.3eVと3.4eVです。

• 図1:ワイドバンドギャップ材料の物理的特性 (出典:オンセミ)

これらの特性により、WBG材料は絶縁体に近い挙動を示し、より高い電圧、周波数、温度で動作させることができます。したがって、電気自動車(EV)や再生可能エネルギーなどの電力変換アプリケーションに適しています。