酸化ガリウムSBD、高い出力で実機動作を確認 - EE Times Japan

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» 2023年04月07日 10時30分 公開

ノベルクリスタルテクノロジーは、酸化ガリウムショットキーバリアダイオード（β-Ga2O3 SBD）を電流連続型PFC（力率改善）回路に搭載し、出力電圧390V、出力電力350Wで正常に動作することを確認した。

電力変換効率、Si FRDに比べて1ポイント改善

　ノベルクリスタルテクノロジーは2023年4月、酸化ガリウムショットキーバリアダイオード（β-Ga₂O₃ SBD）を電流連続型PFC（力率改善）回路に搭載し、出力電圧390V、出力電力350Wで正常に動作することを確認したと発表した。しかも、シリコン製ファストリカバリーダイオード（Si FRD）と比べ、電力変換効率を1ポイント改善できたという。

　ノベルクリスタルテクノロジーは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が進める「戦略的省エネルギー技術革新プログラム／β-Ga₂O₃ショットキーバリアダイオードの製品化開発」プロジェクト（2020〜2022年）に参画。これまでアンペア級／1200V耐圧のβ-Ga₂O₃SBDを開発するなど成果を上げてきた。

　今回は、電流連続型PFC回路に、開発中のβ-Ga₂O₃ SBDを搭載し、電流連続動作の実証試験を行った。実験結果から、逆方向には390Vの電圧が印加されていることを確認した。逆方向から順方向に電圧が切り替わると、ダイオードの順方向に電流が流れる際の電流波形は最大8Aの台形波となっており、電流連続動作していることを確認できたという。

左はβ-Ga₂O₃SBDの外観。右は評価用電源のPFC回路図とβ-Ga₂O₃SBDの搭載箇所 出所：NEDO

電源回路での動作波形。左はβ-Ga₂O₃SBD搭載品、右はSi FRD搭載品 出所：NEDO

　また、β-Ga₂O₃ SBDとSi FRDの逆回復リカバリー特性から、β-Ga₂O₃SBDの逆回復リカバリー電流が、Si FRDに比べて大幅に抑制されていることが分かった。さらに、電力変換効率を比較したところ、β-Ga₂O₃SBDは93.0％となり、Si FRDの92.0％に比べ1ポイント改善されたという。

逆回復リカバリー特性。左はβ-Ga₂O₃SBD搭載品、右はSi FRD搭載品 出所：NEDO

　ノベルクリスタルテクノロジーは今後、開発したβ-Ga₂O₃ SBDについて、4インチウエハーを用いたファウンドリーラインにおける製造プロセスを確立していく。また、トレンチ構造の次世代β-Ga₂O₃ SBDや、反転型MOSトランジスタについても研究開発を進めていく予定である。

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