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May. 2014 Vol.10

Section01 業界ニュース

パワーデバイス電気特性ってどんな感じ?

パワーデバイス電気特性ってどんな感じ?

近年、Siに代わる次世代のパワーデバイス用材料として、SiC(炭化ケイ素)、GaN(窒化ガリウム)が注目を集めていることは皆様もご存じのことと思います。 もちろん、それ以外のパワーデバイス用材料としてダイヤモンド、Ga2O3(酸化ガリウム)などの研究も、大学、各研究機関、企業で活発に行われております。
今回は次世代のデバイス評価で必要とされている電気特性評価の各ニーズや現状を紹介させていただきます。


20kV I-V測定グラフ

まずは、もっとも先行導入が進んでいるSiC、GaNの特長を紹介します。
これらの材料はSiに比べ高耐圧・低損失であり、バンドギャップ幅も約3倍広く、絶縁破壊に至る電界も1桁大きいといわれています。 さらに、バンド幅が広いことから熱による励起キャリアが少なく、高温動作が可能です。
電気特性の評価項目として低温/高温環境下での正常動作というのがあり、-40~350℃が電気特性評価時の一般的な温度範囲と言われています。


デバイススイッチング特性測定システム ブロック図

耐圧試験では動作時の約2倍以上の耐圧、破壊試験が求められることから、電圧印加20kV程度のニーズが高くなっています。
また、デバイスのスイッチング特性評価時には、オン・オフ時の電流応答遅れを適切に測定することや、評価したいニーズより1usのパルス追従が求められています。


放電対策プローブ画像

なお、ウエハレベルのパワーデバイス量産時での電気特性評価では、沿面放電対策のためフッ素系不活性液体(フロリナート、ガルデンなど)を使用するのが一般的な測定手段です。ただ、現在は液体にデバイスをつけることで不純物や汚れが付着することから、物理的な方法で沿面放電を絶つ方法も模索、注目されています。 例えば、電極間にウォール(壁)を設け、退路を断つなどと言ったソリューションもその一つといえます。


今回は主に3つのキーワード[低温/高温環境下での高耐圧測定、高速スイッチング測定、放電対策測定]のパワーデバイス電気特性評価に触れさせていただきました。今後も弊社はユーザ独自のニーズに対応していきます。ご相談や要望がございましたら、ご遠慮なくお問合せ下さい。

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