超過20kV：半導體元件的世界最高耐壓

　　日本京都大學工學研究系電子工學專業教授木本恒暢等人的研究小組，試制出了耐壓高達21.7kV的SiC制PiN二極管。此前雖有耐壓為十數kV的半導體功率元件，但超過20kV的尚為首次，“是半導體元件中的世界最高值”(木本)。

　　該二極管的設想用途為置換變電站使用的硅制GTO。比如，日本的電網電壓為6.6kV，因此要求耐壓達到20kV。據稱目前是使用3～4個數kV的GTO來確保耐壓的。如果使用耐壓超過20kV的SiC制PiN二極管，一個即可滿足要求。由此，轉換器及冷卻器等便可實現小型化，從而有助于削減變電站的設備面積及建設費用。加之，因可減輕各元件上產生的電壓降低現象，所以據稱還能減少電力損失。

　　木本等人的研究小組2007年就試制出了耐壓為10kV的SiC制PiN二極管。此次為了提高耐壓，主要作了三項改進。

　　第一是加厚了n型漂移層。10kV品的n型漂移層厚度為90μm左右，而此次的產品為186μm，增加到了約兩倍。漂移層越厚，積層所需要的時間越長。于是，此次提高了成膜速度。10kV品以每小時40μm的速度積層，而此次則提高到了80μm。另外，漂移層的雜質濃度為3×1014，與原產品同等。

　　第二是減少了稱為“點缺陷”的結晶缺陷。據稱，與原來的10kV品相比，點缺陷密度減少到了1/100左右。具體而言，從1013/cm3左右減少到了1011/cm3左右。

　　第三是緩和了端部電場集中現象的發生。這是通過采用名為“空間調制JTE”的新構造而實現的。

　　新元件與原來相比，還提高了輸出電流。原來在10V電壓下輸出電流為25A，此次則提高到了70A左右。導通電阻為44mΩcm2。

　　另外，新元件的詳情將在功率半導體國際學會“ISPSD2012”(比利時，2012年6月3～7日舉行)上公開。