シリコンカーバイドの登場
シリコンカーバイドはバンドギャップがシリコンと比べて�jきく�T晶の融点も高いため、高�aでも動作し使��時の�a度�J囲を広くとれる。かつ逆耐圧が高く�n働電圧電流を�jきくとれる�W点もある。その�屐√X伝導率はシリコンの3倍もあって、これはパワーデバイスにとって夢の半導��材料といえよう。そのシリコンカーバイドが�x場に登場して来た。
日本はその先頭を走っていると言ってもよいだろう。シリコンデバイスの動作�a度が175度と比べるシリコンカーバイドは500度と�j幅に改��する。冷却����は不要もしくは�~素化されるので、エコロジー�屬離瓮螢奪箸盻jきい。
シリコンカーバイドで作るデバイスの例にはショットキーダイオードとMOSFETがありIGBTには向かない。シリコンカーバイドで作るIGBTがシリコンに劣ると早い段階で��言したのは�氾跳�二だ。「カーエレクトロニクスの進化と未来」という記��でSiC材料はIGBTに向かないと述べたが、 これは��にその通りだ。IGBTがオン�X��になるとそのPN接合が順バイアスされその�T下電圧はバンドギャップに比例するのでシリコンのそれの3倍にもなるシリコンカーバイドは相当に不�Wになってしまうからだ。
新しい半導��の出現を歴史的に見るとゲルマニウムが�c�效�トランジスタとして実��化され、�噞��などにシリコンデバイスが��いた。そしてシリコンは��LSI時代を迎え広く�W��されるようになった。そしてガリウムヒ素が化合�馮焼���として研�|された。ガリウムヒ素は周期��表で四��のゲルマニウムの�uの��価のガリウムと五価のヒ素の化合�颪�3と5の平均が4になるので組成が1��1なら四��として半導��材料である。ヘテロ接合バイポーラトランジスタや、HEMT�tち高電子�‘暗戰肇薀鵐献好燭箸靴瞳搬單��Bなどに応��されている。GaPも同様で、これらの化合�馮焼���はLEDやレーザーなどの発光デバイスにもなった。シリコンカーバイドは周期��表において初段�`の四��である炭素と二段�`の四��であるシリコンの化合�颪任△辰討笋呂衄焼���であると理解できる。
��菱電機は2008�Q2月に��SiCパワーモジュールを開発してインバータのパワー密度を4倍にしたと新聞発表をした。内容はインバータ�v路にSiC-MOSFETとSiC-SBD（ショットキーバリアダイオード）を組み合せた。SiC-SBDを�D流�v路に使い出��100Aでのスイッチング動作を可�Δ砲靴燭發里澄�ショットキーバリアダイオードは�H数キャリヤだけで動作しリカバリータイムが�]いという��性を�~している。この�Cにおいても発表されたインバータはIGBTを��えるものだ。インバータのパワー密度がSi IGBTと比べ4倍を��えたのはまさにシリコンカーバイドのおかげだ。��菱電機は寄�撻ぅ鵐瀬�タンスが��る効果もあってこのインバータはスイッチ時間が��に�]縮しサージ電圧も��る、としている。
�k�機▲蹇璽爐離曄璽爛據璽犬砲茲襪蛤ｃQの10月に、�B都�j学�j学院の�v本教�bと共同で低�B�^SiCトレンチMOSFETの�j容量化を達成し、シングルチップで300Aの�~動を実現した。�j�C積トレンチゲート�e型MOSFETの構�]を開発したものだ。
今�Qの春には新日鉄が4Hヘキサゴナル構�]の単�T晶を開発したと発表している。たくさんの�T晶構�]を�~するシリコンカーバイドだが、この構�]は3.23eVのバンドギャップで融点は1700度にも及ぶ。販売を開始したウェーハサイズは2、3そして4インチだ。この�T果、�盜颪離�リー社が独��していたシリコンカーバイドのウェーハビジネスに風穴をあけることができた。クリー社に�瓦垢謐�争軸が出来たためのコスト低下に�H�jな貢献を期待したい。
電気�O動�Zや鉄�Oなどに使われるパワーエレクトロニクスでは、もちろん電��変換時の電����失が最�jの問��であるが、さらなる�j電流を実現するためにはオン�B�^を下げる��要がある。高�aかつ高信頼なパワーモジュールを実現するにはもう�k段の�i進が��要でそのためにはシリコンカーバイドの�T晶�L陥（�k例はマイクロパイプ）を��に��らす��要がありそうだ。しかも、昨今の世�c情勢から言うと、�O動�Zから内�\機関が消えることを考える��要が出て来た。このため、満を�eして登場して来たシリコンカーバイドに�jきな期待がかかるのだ。
�盜颪寮萋海發△辰得菴聞颪魯好沺璽肇哀螢奪匹謀蟀@することを本格化させる。その際、�陵杆�や風��などの�O��条�Pが発電環境を��めるので出��は不�W定になるが、スマート化で解��できるだろう。その�k�\術要素は電池すなわち蓄電�\術であろう。そして、電池は直流なので交流が��要な場�Cではどうしてもインバータが��要になる。その時もっとも��躍するのはシリコンカーバイドを使ったMOSFETとショットキーダイオードによる新しいインバータであろうと考える。
����庁が運��する����電子図書館を検索すると国内発の出願が�Hくなって来た。�垉遑眼Q間でシリコンカーバイドに関する����は320�Pを��える出願がある。出願人は我国�k流の電機�U、�O動�Z�Uそして新日鉄などの会社群であって��に頼もしい限りである。
