こんにちは HTMitroElectronicsです 効率を大幅向上 ガンヘムト 高電シードードトランジスタ土台しましてガンヘムトの優位性と STの製品を紹介しますこちらはSTの持つ交代圧パワートランジスタの製品群です本日までにSTはシリコンパワーモスFET、IGBTに加えワイドバンドギャップ半導体であるシリコンカーバイドモスFETを量産供給してきましたそして2020年よりもう一つのワイドバンドギャップ半導体であるチッカガリウム高電シードードトランジスタ ガンヘムトの量産供給も開始しましたガンという材料の構造的な特徴を説明します一般的な単元素のシリコン結晶とは違いガンは原子番号31で三軸元素であるガリウムと原子番号7で五軸元素であるチストで形成される六方小型のウルスコ構造を取る加工物半導体です実家ガリウムまたはガリウムナイトライドと呼ばれますガンという材料の物性的な特徴を説明しますここに示すレーダーチャートにてシリコンとガンの代表的な物性の比較をしていますガンはシリコンと比べて高い絶線破壊電界強度高いバンドギャップ 高い接合温度 高い電子移動度高いフォア電子速度という物性的な優異性を持ちますこの特徴をパワートランジスタに活用することにより高い耐圧 低い入力電価 小型 高い電力密度高い動作温度 低い動通抵抗 高い動作周波数を実現することができますSTではガンを材料としたパワートランジスタにヘムトと呼ばれる構造を適用していますヘムトとはハイエレクトロンモビリティトランジスタ 高電子移動度トランジスタを意味するリアクションですガンで作ったヘムトのことをガンヘムトと呼んでいますここに概略的な断面構造図を示しますヘムト構造はガン結晶とアルミニウムガン結晶を接合させその改面にできる二次元電子合想をチャンネルとして電流を制御します一般的なシリコンパワートランジスタと違いガンヘムトはチップの横方向に電流を流す構造です今までに説明した性能的な特徴以外にもこの構造を適用することによってパワーブと制御回路を一つのチップ上に収積しやすくなるというメリットがありますここでガンヘムトの低い出力容量と小さい入力電価について説明します開発中のディスクリートガンヘムトと同程度の大圧と温定構築を持った最新世代及び旧世代シリコンスーバージャンクション模製FTを比較します表にある通り大圧は600Vから700Vの間温定構築は110ミリオーム程度です左の図にドレインソース管電圧VDSを横軸出力容量COSSを縦軸に取った量体数グラフを示しますシリコンパワーモスFTに比べてガンヘムトの出力容量が大幅に小さいことが読み取れます右の図に入力電価QGを横軸ゲート電圧VGSを縦軸に取ったグラフを示しますシリコンパワーモスFTでは6V電圧である10Vに到達するまでに35nC以上のQG電価が必要ですしかしガンヘムトではQG電圧である6Vに到達するまでに約5nCという小さな電価量で済みますこの特徴からガンヘムトは高いスイッチング周波数で動作するアプリケーションに適していることがわかります次にガンヘムトの高速スイッチング性能について実験結果に基づいて説明します実験には左上の回路図にある500キロヘルスのスイッチング周波数で動作する強心型ハーフブリッジLLC回路を使用しました先ほど示した開発中のディスクリートガンヘムトと最新世代スーパージャンクションモスFTをこの回路に組み込んで比較を行いました右上の図にスーパージャンクションモスFTのターンオフ波形を右下の図にガンヘムトのターンオフ波形を示しますスーパージャンクションモスFTでは約75ナノセックのターンオフ時間がかかりますそれに対してガンヘムトでは半分以下の35ナノセックと短いターンオフ時間になります左下の図で500キロヘルスで動作したときの効率を比較します横軸がスチ力電力縦軸がガンヘムトとスーパージャンクションモスFTの効率差です50Wから500Wまでの出力電力範囲でガンヘムトのほうが0.7%から1%程度高い効率を示しますこちらはSTが量産供給しているガンヘムト製品ですSTではディスキリートのガンヘムトに先がけてゲートドライブ回路や保護回路を内蔵したシステムインパッケージ型ガンヘムト製品を上へ投入しました世界初のハーフブリッジ型ガンヘムトモジュール製品マスターガンです9ミリメートル手法の小型QFNパッケージの中にガンヘムトのゲートを起動するための周辺回路が内蔵されていますこれによって電子回路の設計を鑑約化できますマスターガンの製品内になったがこちらです650プロトタイヤツで音抵抗は150ミリオームと225ミリオームのラインナップがあり民生産業用途に提供中ですまたマスターガンの導入をより簡単にするため評価ボードも準備しています左の写真はマスターガン単品の評価ボードで右の写真はマスターガンを搭載した250WのLLCコンバーター評価ボードですこれらの製品や評価ボードの詳細については表の右にあるリンクをクリックしていただくと当社ウェブサイトの製品紹介ページに飛びますのでそこでエスランスすることができます最後にSTのガンヘムト製品のまとめをします今後も新たな製品開発を進め産業機器、航空宇宙、通信、サーバ、USB電源アダプターなどさまざまなアプリケーションにガンヘムト製品を提供していきます電気自動車向けオンボートチャージャーやマイルトハイブリッド車向けDCDCコンバーターなど車載向けの製品も投入予定ですガンヘムトディスクリート製品の詳細については今後リリース予定です以上となりますご視聴ありがとうございました