Modern power switch: Silicon carbide technology

Examination of Recovery Suppression Method with the Parallel Connection SiC SBD

“…近年，地球温暖化という問題から二酸化炭素削減が各国 の課題となっている。しかしながら，多くの電力変換回路 において，その回路で発生する損失により，発電電力を無 駄な熱として消費している。すなわち，二酸化炭素削減の ため電力変換回路の高効率化が急務となっている。 一方で，小型・軽量化と高密度化のニーズも高まってい る。 [1] このような観点から，家電民生および，産業機器，自 動車をはじめとする運輸機器，さらには新エネルギー開発 などのありとあらゆる分野にシリコン系デバイスが用いら れてきた。しかし，更なる大幅な小型軽量化，高エネルギ ー密度化さらには高効率化を実現するには，シリコン系デ バイスの物性性能の限界 [2] により困難とされている。 しかし，近年では新素材デバイスの炭化ケイ素(SiC)の発 達により， SiC を用いた高耐圧の MOSFET(SiC MOSFET) や，リカバリ電流の少ないショットキーバリアダイオード ( SBD ) [3] [4] が注目されている。一般に，SiC MOSFET の特徴 として低オン抵抗で，高耐圧，高温動作 [5] [6] に優れているこ とが知られている。しかし，SiC MOSFET における問題点と して， ボディダイオードの順方向電圧が高い [7] といった問題 が挙げられる。ボディダイオードの順方向電圧が高いこと により，還流または回生電流のあるアプリケーションにお いてダイオードに電流が流れるとダイオードの導通損失が 増加してしまい効率を低下させる恐れがある。また，SiC SBD は上記のようなアプリケーションにおいて，スイッチ に並列に接続する [8] リカバリ損失抑制手法で多く用いられ てきた。この手法は，ボディダイオードを有する MOS 構造 [9]…”

Base drive energy recovery for a silicon bipolar junction transistors

“…For a high voltage device the required base current is very large because of its small current gain, making the base driver complex and bulky [7]. Compared with silicon, the enhanced critical electric field strength obtained by silicon carbide enables the design of transistors with thin and highly doped collector regions [8–10]. This provides devices with low saturation voltages, without the device entering deep saturation [11] and simplifies the design of the base driver because of the subsequent increase in current gain.…”