10,000 Volt! Heimische GaN-Technologie stellt einen weiteren Weltrekord auf.

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2022-03-17 301

jüngste,Suzhou Jingzhan SemiconductorAuf der offiziellen Website wurde Folgendes bekannt gegeben:Das neueste GaN-Bauelement des Unternehmens hat einen neuen Rekord aufgestellt.-Die Spannung unterbrechenüberschreitet 10 kV,„Das ist mit Abstand der höchste Wert weltweit.“

Wichtiger noch: Die GaN-Epitaxiestruktur des Bauelements basiert auf einem Saphirsubstrat, wodurch die Herstellungskosten höher sind als bei SiC.2-3 Mal günstiger.Jingzhan glaubt, dass dieser Durchbruch dazu beitragen wird, Galliumnitrid in die Industrie zu überführen.Elektrofahrzeuge, Stromnetze und Schienenverkehrund anderen Hochspannungsanwendungsbereichen mit großem Potenzial.

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Innovative Erweiterungsarchitektur

Stellte den höchsten Weltrekord auf

Laut Jingzhan arbeiteten sie mitVirginia Tech Zentrum für Leistungselektronik(CPES) arbeitete an der Bewältigung wichtiger Probleme und entwickelte eine GaN-SBD, mit der erfolgreich eine extrem hohe Durchbruchspannung von mehr als 10 kV erreicht wurde. Dies ist der bisher höchste Rekordwert für die Durchbruchspannung von GaN-Leistungsbauelementen.

Am 1. Juni gab CPES diese Angelegenheit ebenfalls bekannt.

Nach der Messung beträgt die Durchbruchspannung eines der von Jingzhan hergestellten Galliumnitrid-Bauelemente ungefähr11kVKapazitäts-Spannungs-Messungen bis zu 3 kV Sperrspannung zeigen, dass der kapazitive Energieverlust nur1.6μJ/mm.

Darüber hinaus erreicht das Gerät eine extrem hohe Durchbruchspannung von 10 kV und weist gleichzeitig einen Baliga-Gütefaktor von bis zu auf.2.8 GW?cm2Der Einschaltwiderstand ist so niedrig wie39 mΩ?cm2viel niedriger als10kVSpannungsbeständige SiC-Schottky-Barriere.

Für diesen technologischen Durchbruch sind zwei Schlüsseltechnologien erforderlich, darunter die neue Technologie von Suzhou Jingzhan.Epitaxie-Wafer mit Mehrkanal-AlGaN/GaN-Heterostruktur,ebenso gut wieTechnologie zur Reduzierung des Oberflächenfeldes von pGaN(RESURF)。

Unter anderem umfasst die Galliumnitrid-Epitaxiematerialstruktur von Jingzhan: eine 20 nm p+GaN/350 nm p-GaN-Deckschicht und 5 Kanäle mit einer 23 nm Al0.25Ga0.75N/100 nm GaN-Intrinsikschicht.

Abbildung 1: Strukturdiagramm eines Mehrkanal-AlGaN/GaN-SBD-Bauelements

Basierend auf Saphir

3-mal günstiger als SiC

Es wird davon ausgegangen, dass diese epitaktische Struktur von Jingzhans Team mittels MOCVD-Verfahren auf einem 4-Zoll-Substrat erzeugt wurde.SaphirsubstratEine durchgehende Epitaxie wird ohne die Notwendigkeit einer sekundären Epitaxie erreicht. Durch die Verwendung eines kostengünstigen Saphirsubstrats und einer horizontalen Bauelementstruktur sind die Herstellungskosten des Bauelements deutlich geringer alsSiC-Diode.

Das Team stellte die Kostenreduzierung von 4-Zoll-GaN auf Saphirwafern im Vergleich zu 4-Zoll-SiC fest.Etwa 2-3 MalDarüber hinaus ist die Chipgröße der Jingzhan-Bauelemente kleiner, wodurch die Materialkosten des Bauelements wesentlich niedriger sind als die von SiC-SBDs der gleichen Leistungsklasse, und auch die Verarbeitungskosten lateraler GaN-Bauelemente sind niedriger als bei SiC.

Darüber hinaus schätzte das Team, dass 10 kV, 0.3 ARESURF-GerätDer Schaltqualitätsfaktor ist15.7 nCV, während 3.3 kV, 0.3 ASIC SBDfür 30.8 nCV.

Abbildung 2: Jing ZhanSBDmit anderenGaN,SiC, GalliumoxidSBDEinschaltwiderstand undBVVergleich der Referenzwerte (die gestrichelte Linie stellt die theoretische Grenze dar).

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