SiCパワーデバイス

シリコンカーバイド(SiC)はシリコン(Si)と比べて、絶縁破壊電界強度、飽和電子速度、熱伝導度などが高い半導体材料です。そのため、半導体デバイスへ適用した場合、Siデバイスと比較して高耐圧特性、高速スイッチングや低オン抵抗特性の実現が可能です。これにより、電力損失の大幅低減、機器の小型化に貢献できる次世代の低損失デバイスとして期待されています。

ラインアップ

SiC MOSFET
高速スイッチング低オン抵抗特性を有しており、高出力・高効率産業電源、太陽光インバーター、UPSの低損失化に最適な新材料SiC （シリコンカーバイド）を使用したMOSFETです。
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SiCショットキーバリアダイオード
650V耐圧、定格電流2A～10Aのシリコンカーバイドショットキーバリアダイオード (SiC SBD) をラインアップしています。
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SiC MOSFETモジュール
当社のSiC MOSFETモジュールは、高速スイッチング性を有しており、電鉄用インバーター、コンバーター、太陽光インバーター等の産業向け電力変換装置の低損失化、小型化に最適な新材料、SiC(シリコンカーバイド) を使用しています。
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技術記事

第3世代SiC MOSFET
第3世代SiC MOSFETは、650V, 1200V耐圧の製品をラインアップ。
第2世代から引き続き、SiC MOSFETのドレイン・ソース間に存在するPNダイオードと並列にショットキーバリアダイオード(SBD)を内蔵する構造を採用し、デバイスの信頼性課題を解決、さらに最新[注1]デバイス構造を採用することで、当社第2世代の製品と比較して単位面積当たりのオン抵抗RonA、スイッチング特性を示す性能指数Ron*Qgdを大幅に改善しました。また、スイッチングノイズによる誤動作がしにくく、対ノイズ性が高く、使いやすい製品になっています。
第3世代SiC MOSFETは以下のような特長を有し、スイッチング電源(データーセンターなどのサーバー向け電源、通信機器用電源など)、無停電電源装置(UPS)、太陽光インバータ、EV充電スタンドなどのアプリケーション向けに使用され、機器の低消費電力化、高出力化に貢献します。
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これは、第3世代ディスクリートSiC MOSFETの画像です。
第3世代SiCショットキーバリアダイオード (SBD)
新規のショットキーメタルを採用し、第2世代製品のジャンクションバリアショットキー (JBS) 構造を最適化した第3世代SiC SBDチップを搭載しています。そのため、第3世代製品では、業界トップクラスの低い順方向電圧1.2 V (Typ.) を実現し、第2世代製品の順方向電圧1.45 V (Typ.) と比べて約17 ％ 低減しました。また、第2世代製品と比べて、順方向電圧と総電荷量のトレードオフおよび順方向電圧と逆電流のトレードオフを改善しています。これにより、損失を低減し、機器の高効率化に貢献します。
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これは、第3世代SiCショットキーバリアダイオード (SBD) の画像です。
SiC MOSFETモジュールの特長
当社のSiC MOSFETモジュールは、高信頼性、広いゲート・ソース間電圧、高ゲートしきい値電圧を実現しています。さらに、高耐熱、低インダクタンスパッケージにより、SiCの性能を十分に引き出しています。
MOSFET / SiC MOSFETモジュール
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東芝 SiC MOSFETモジュールの特長
IGBTモジュールと比較して、SiC MOSFETモジュールの低損失特性により総損失(スイッチング損失＋導通損失) を低減できます。また、高速スイッチングおよび低損失動作により、フィルターとトランスおよび ヒートシンクのサイズを縮小が可能となり、小型で軽量なシステムが実現可能となります。
MOSFET / SiC MOSFETモジュール
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低リーク電流と高サージ電流を実現する改良型JBS構造
SBDのリーク電流が大きい、サージ電流耐量が低いなどの問題に対して、改良型JBS構造を適用して改善しました。
ダイオード / SiCショットキーバリアダイオード
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SiC SBDの高い耐圧特性
Siに比較し10倍近い絶縁破壊電界強度により高耐圧のデバイスを実現しました。
ダイオード / SiCショットキーバリアダイオード
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低スイッチング損失を実現するSiC ショットキーバリアダイオード(SBD)
SiCを用いることにより、高耐圧で低スイッチング損失（低逆回復電荷）のデバイスを実現しました。
ダイオード / SiCショットキーバリアダイオード
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大出力電源の高効率・低損失化に貢献
FRD:ファーストリカバリーダイオードと比べてリカバリー損失を大幅に削減
ダイオード / SiCショットキーバリアダイオード
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ドキュメント

名称 日付

リファレンスデザイン

SiC MOSFET応用3相インバーター
1200 V系SiC MOSFETを搭載しAC 440 Vモーターを駆動する3相インバーター。各種回路の設計ポイントの解説、設計データ、使用方法などを提供。
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これは、5 kW絶縁双方向DC-DCコンバーターの外観写真です。
5 kW絶縁双方向DC-DCコンバーター
Dual Active Bridge（DAB）変換方式と1200V SiC MOSFETを採用した5kW絶縁双方向DC-DCコンバーターのリファレンスデザインです。各種回路の設計ポイントの解説、設計データ、使用方法などを提供します。
DC-DCコンバーター
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これは、3相AC 400V入力対応PFC電源の外観写真です。
3相AC 400V入力対応PFC電源
1200 V系SiC MOSFETによる3相トーテムポール構成4k W PFC電源のリファレンスデザインです。各種回路の設計ポイントの解説、設計データ、使用方法などを提供します。
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ニュース・最新情報

2023年08月31日

スイッチング損失を低減する4端子パッケージ採用の産業用機器向け第3世代シリコンカーバイド (SiC) MOSFET発売について

2023年08月29日

産業用機器の高効率化・小型化に貢献する業界初の2200V耐圧Dual シリコンカーバイド (SiC) MOSFETモジュール開発について

2023年08月10日

低電力損失とシステム単純化・小型軽量化を実現する2200 V SiC MOSFETを開発（8月18日更新）

2023年07月13日

産業用機器の高効率化に貢献する第3世代650V耐圧SiC ショットキーバリアダイオードの発売について

2022年12月09日

低オン抵抗と高信頼性を両立したショットキーバリアダイオード内蔵SiC MOSFETを開発

2022年08月30日

産業用機器の高効率化に貢献する第3世代SiC（炭化ケイ素） MOSFETを発売

2022年07月22日

低オン抵抗でスイッチング損失を大幅に低減したSiC MOSFETを開発

2022年04月14日

東芝技術広告「有村架純の未来ラボ」、「パワー半導体」編・「量子暗号通信」編の展開について ～社会課題を解決する先端技術を有村研究員と後輩研究員の掛け合いで紹介～

2022年03月02日

NEDO「グリーンイノベーション基金事業／次世代デジタルインフラの構築」 プロジェクトに採択～次世代高耐圧電力変換器向けSiCモジュールの開発について～

2022年01月26日

産業用機器の高効率化・小型化に貢献する1200V/1700V 耐圧SiC MOSFETモジュールの発売について

2021年06月23日

SiC MOSFETの高温環境下における信頼性向上と 電力損失低減を実現するデバイス構造を開発

  • SiC
  • MOSFET
  • パワーデバイス
  • SBD
  • ISPSD2021

2021年05月10日

高信頼性と小型化を実現したSiCモジュール向けパッケージ技術を開発

  • SiC
  • iXPLV
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シミュレーション

PSpice® (SiCショットキーバリアダイオード)
パラメトリックサーチ
LTspice® (SiCショットキーバリアダイオード)
パラメトリックサーチ
ランドパターンと3Dモデル
パラメトリックサーチ
スイッチング電源回路ライブラリー
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