窒化ガリウム

窒化ガリウム(GaN)は、ワイド・バンドギャップ(WBG)半導体の一種です。GaNはガリウム原子(III族、Z=31)1個と窒素原子(V族、Z=7)1個で形成される二元化合物で、六方晶系のウルツ鉱構造をとります。

 

窒化ガリウムの物性


STの窒化ガリウムの優位性

STのGaN HEMT(High Electron Mobility Transistor : 高電子移動度トランジスタ)は、シリコン・ベースのトランジスタと比較して、高周波数動作、高効率、高出力密度を実現できるため、パワー・エレクトロニクスの進化に大きく貢献します。

AlGaN / GaN高電子移動度トランジスタ(HEMT)

性能

  • 高密度の二次元電子ガス(2DEG)(濃度 : 約9x1012 cm-2)による低オン抵抗(Ron)
  • 高バンドギャップ(3.4eV)による高い耐圧
  • 空乏層を生じる接合部がないことによる低容量

 

メリット

  • シリコンよりも優れたオン抵抗と高い動作周波数(高移動度による)
  • 双方向性(回路トポロジによってメリットが得られる場合あり)
  • ラテラル構造(パワー素子と制御回路の集積に最適)

GaN製品は、オン抵抗を犠牲にすることなくゲート電荷を低減できるため、低消費電力化とシステム全体の小型化を可能にします。


STとGaN

STは、1996年に、ワイド・バンドギャップ半導体であるSiC(炭化ケイ素)パワーMOSFETとSiCダイオードの開発を始めました。その後、STは主要サプライヤとなり、現在は、ワイド・バンドギャップ半導体によるパワー・デバイスのポートフォリオをGaN製品にまで拡充しています。

STは、初となるノーマリーオフ型の650V耐圧GaN HEMTを開発しました。2019年第3四半期に650V耐圧GaN HEMTの最初のサンプルを提供し、さらに2019年末までには100V耐圧の試作品を実現する予定です。

STのGaN製品は、航空宇宙、通信、産業機器といった多様な分野で、アダプタ(PC、携帯型機器、USB電源アダプタ、ワイヤレス充電器)、力率補正回路(PFC)サーバ、DC-DCコンバータなどの幅広い用途に対応します。

さらに、電気自動車向けオンボード・チャージャやマイルド・ハイブリッド車向けパワー・トレインなどの車載機器を対象としたGaN製品も開発しています。

 

 

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