SiC功率元器件的开发背景和优点

SiC是在热、化学、机械方面都非常稳定的化合物半导体，对于功率元器件来说的重要参数都非常优异。作为元件，具有优于Si半导体的低阻值，可以高速工作，高温工作，能够大幅度削减从电力传输到实际设备的各种功率转换过程中的能量损耗。

SiC半导体的功率元器件SiC-SBD(肖特基势垒二极管)和SiC-MOSFET已于2010年*1量产出货，SiC的MOSFET和SBD的“全SiC”功率模块也于2012年*1实现量产。此时，第二代元器件也已量产，发展速度很快。　(*1：ROHM在日本国内或世界实现首家量产)

最初的章节将面向还没有熟悉SiC的工程师、以SiC的物理特性和优点为基础进行解说。后续，将针对SiC-SBD和SiC-MOSFET，穿插与Si元器件的比较对其特性和使用方法的不同等进行解说，并介绍几个采用事例。

全SiC模块是作为电源段被优化的模块，具有很多优点。将在其特征的基础上，对其在实际应用中的具体活用要点进行解说。由于SiC功率元器件在节能和小型化方面非常有效，因此，希望在这里能加深对元器件的了解，以帮助大家更得心应手地使用它。

SiC功率元器件具有优于Si功率元器件的更高耐压、更低导通电阻、可更高速工作,且可在更高温条件下工作。接下来将针对SiC的开发背景和具体优点进行介绍。

SiC功率元器件的开发背景

之前谈到，通过将SiC应用到功率元器件上，实现以往Si功率元器件无法实现的低损耗功率转换。不难发现这是SiC使用到功率元器件上的一大理由。其背景是为了促进解决全球节能课题。

以低功率DC/DC转换器为例，随着移动技术的发展，超过90 %的转换效率是很正常的，然而高电压、大电流的AC/DC转换器的效率还存在改善空间。众所周知，以EU为主的相关节能指令强烈要求电气/电子设备实现包括消减待机功耗在内的节能目标。

在这种背景下，削减功率转换时产生的能耗是当务之急。不用说，必须将超过Si极限的物质应用于功率元器件。

例如，利用SiC功率元器件可以比IGBT的开关损耗降低85%。如该例所示，毫无疑问，SiC功率元器件将成为能源问题的一大解决方案。

SiC的优点

如前文所述，利用SiC可以大幅度降低能量损耗。当然，这是SiC很大的优点，接下来希望再了解一下低阻值、高速工作、高温工作等SiC的特征所带来的优势。

通过与Si的比较来进行介绍。”低阻值”可以单纯解释为减少损耗，但阻值相同的话就可以缩小元件(芯片)的面积。应对大功率时，有时会使用将多个晶体管和二极管一体化的功率模块。例如，SiC功率模块的尺寸可达到仅为Si的1/10左右。

关于“高速工作”，通过提高开关频率，变压器、线圈、电容器等周边元件的体积可以更小。实际上有能做到原有1/10左右的例子。

“高温工作”是指容许在更高温度下的工作，可以简化散热器等冷却机构。

如上所述，可使用SiC来改进效率或应对更大功率。而以现状的电力情况来说，通过使用SiC可实现显著小型化也是SiC的一大优点。不仅直接节能，与放置场所和运输等间接节能相关的小型化也是重要课题之一。