10,000 volt! ! Il GaN di produzione nazionale stabilisce un altro record mondiale

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2022-03-17 301

recente,Semiconduttore di Suzhou JingzhanThe official website announced,Il suo ultimo dispositivo GaN sviluppato ha stabilito un nuovo record-Calo di tensionesupera i 10 kV,"Questo è di gran lunga il valore più alto al mondo."

Ancora più importante, la struttura epitassiale GaN del dispositivo è basata su un substrato di zaffiro, quindi il costo di preparazione è superiore a quello del SiC2-3 volte più economico.Jingzhan ritiene che questa svolta aiuterà il nitruro di gallio a penetrare inVeicoli elettrici, reti elettriche e trasporto ferroviarioe altri campi di applicazione ad alta tensione, con un ampio potenziale.

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Architettura di estensione innovativa

Stabilire il record più alto del mondo

Secondo Jingzhan, hanno lavorato conCentro di tecnologia per l'elettronica di potenza del Virginia Tech(CPES) ha collaborato per affrontare i problemi chiave e ha preparato un GaN SBD, raggiungendo con successo una tensione di rottura ultra-elevata di oltre 10 kV, che rappresenta il record più alto di tensione di rottura per dispositivi di potenza GaN finora.

Il 1° giugno, anche CPES ha reso nota la questione.

Dopo la misurazione, la tensione di rottura di uno dei dispositivi al nitruro di gallio preparati da Jingzhan è approssimativamente11kV. Le misurazioni capacità-tensione fino a 3 kV in polarizzazione inversa mostrano che la perdita di energia capacitiva è solo1.6μJ/mm.

Inoltre, pur raggiungendo una tensione di rottura ultra-elevata di 10 kV, il dispositivo ha un fattore di merito Baliga fino a2.8 GW?cm2, la resistenza di accensione è bassa come39 mΩ?cm2, molto inferiore a10kVDiodo Schottky al SiC resistente alla tensione.

Ci sono due tecnologie chiave per questa svolta tecnologica, tra cui la nuova di Suzhou JingzhanWafer epitassiale a eterostruttura AlGaN/GaN multicanale,così comeTecnologia di riduzione del campo superficiale pGaN（RESURF)。

Tra queste, la struttura del materiale epitassiale di nitruro di gallio di Jingzhan comprende: uno strato di copertura p+GaN da 20 nm/p-GaN da 350 nm e 5 canali di uno strato intrinseco Al0.25Ga0.75N da 23 nm/GaN da 100 nm.

Figura 1: Schema strutturale del dispositivo SBD multicanale AlGaN/GaN

Based on sapphire

3 volte più economico del SiC

Si ritiene che questa struttura epitassiale sia stata creata dal team di Jingzhan tramite il metodo MOCVD su un dispositivo da 4 pollici.Substrato di zaffiroSi ottiene un'unica epitassia continua senza bisogno di epitassia secondaria. Grazie all'utilizzo di un substrato di zaffiro economico e di una struttura del dispositivo orizzontale, il costo di preparazione del dispositivo è molto inferiore rispetto adiodo SiC.

Il team ha rilevato la riduzione dei costi dei wafer di GaN da 4 pollici su zaffiro rispetto ai wafer di SiC da 4 pollici.Circa 2-3 volteInoltre, le dimensioni del chip dei dispositivi Jingzhan sono ridotte, pertanto il costo dei materiali del dispositivo è molto inferiore rispetto a quello dei diodi Schottky in SiC dello stesso livello, e anche il costo di lavorazione dei dispositivi GaN laterali è inferiore rispetto a quello dei dispositivi in SiC.

Inoltre, il team ha stimato che 10 kV, 0.3 ARESURF deviceIl fattore di qualità della commutazione è15.7nCV, mentre 3.3 kV, 0.3 ASIC SBDper30.8nCV.

Figura 2: Jing ZhanSBDcon altriGaN,Sicossido di gallioSBDresistenza eBVConfronto dei parametri di riferimento (la linea tratteggiata rappresenta il limite teorico).

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