2016年的功率半导体,SiC用于燃料电池车和新干线

2016-11-250阅读0

  一到年底,日经技术在线就会刊登各领域回顾一年技术动向的特辑。最近几年,笔者一直负责汇总功率半导体领域的话题,本文就稍早介绍一下2016年该领域的相关内容。

  

本田的“CLARITY FUEL CELL”

  首先说一下新一代功率半导体SiC(碳化硅)。2014年丰田宣布,将从2015年开始对驱动系统采用SiC功率元件的试制车(混合动力车)进行公路测试,并力争在2020年之前用于量产车(参阅本站报道)。由此,SiC功率元件扩大到车载用途马上就带上了现实的味道。

  关注SiC的并非只有丰田。本田及日产等也将SiC功率元件的应用纳入视野,不断研发。其中,本田在2016年3月上市的燃料电池车(FCV)“CLARITY FUEL CELL”中配备了SiC功率元件,这是首次在该公司的量产车上配备。为了让较小的燃料电池堆也能提高电机的输出功率,该公司对燃料电池堆的输出电压进行了升压。这种升压转换器采用了SiC功率元件。与原来采用Si功率元件时相比,燃料电池升压转换器的体积缩小了40%。

  在早就采用SiC功率元件的铁路领域,2016年发布了一个重大新闻。东海旅客铁道(JR东海)宣布,将在2020年度起由东海道新干线运营的新一代新干线“N700S”上采用SiC功率元件(参阅本站报道),目的是实现驱动系统的小型轻量化。比如,将电机控制装置“CI(Converter Inverter)的重量降到了现有N700系的约2/3。

  解决新材料的长年课题

  除了SiC之外,“氧化镓”(Ga2O3)的开发也在2016年取得了进展。与SiC和GaN相比,氧化镓能以较低的成本制作出高耐压、低损耗的功率元件,因此近几年备受关注。不过,氧化镓此前存在很难实现优质p型层的课题。初创企业FLOSFIA和京都大学(工学系研究科教授藤田静雄和该科助教金子健太郎等)的研究小组为解决这个“长年课题”开辟了道路(参阅本站报道)。

  该小组研究的是具有“刚玉型”晶体结构的“α型”氧化镓。利用与α型氧化镓一样具有刚玉型结构的氧化铱(Ir2O3)实现了p型层。这样一来,可以利用n型氧化镓和p型氧化铱制作出功率MOSFET。(记者:根津祯)

  (全文完)