Panasonic desenvolve diodos GaN com operações em corrente alta e uma voltagem de comutação baixa

OSAKA, Japão--(BUSINESS WIRE)--A Panasonic Corporation anunciou hoje que desenvolveu diodos de nitreto de gálio (GaN) que além de poder operar em uma corrente alta que é quatro vezes maior do que a tolerada pelos diodos convencionais de carboneto de silício (SiC) ^*1, também opera em baixas voltagens em virtude de sua voltagem de comutação baixa. A produção dos novos diodos será possível por meio de uma estrutura híbrida recentemente desenvolvida composta de uma estrutura incorporada separadamente formada por uma unidade de baixa tensão e uma unidade de corrente de alta capacidade, em preparação para condições de alta tensão.

Os diodos de silício convencionais (Si) são limitados com relação à redução das perdas de comutação. Por outro lado, diodos baseados em SiC, um composto que é considerado como uma próxima geração de semicondutores de potência promissora, bem como GaN, requer uma área de chip maior para realizar operações de alta corrente, limitando assim a redução das perdas de comutação devido ao aumento do tamanho e frequências operacionais.

Os diodos de GaN recém-produzidos alcançaram operações de alta corrente simultâneas e de baixo limiar de tensão, e assim, podem lidar com correntes elevadas, mesmo com uma área de chip pequena. A capacitância do chip pode ser reduzida para conseguir perdas de comutação menores, permitindo que o dispositivo opere em frequências mais altas. Como resultado, o uso de diodos GaN nos circuitos de conversão de voltagem ou circuitos inversores de equipamentos automotivos ou industriais que exigem alta potência, pode reduzir o tamanho do sistema devido à operação de alta frequência.

Esse produto recentemente desenvolvido tem as seguintes vantagens.

・Operação em corrente alta: 7,6 kA/cm² (aproximadamente 4 vezes^*1)
・Tensão de comutação mais baixa: 0.8 V
・Baixa resistência em condução (RonA): 1,3 mΩcm² (redução de aproximadamente 50%^*1)

Os diodos foram criados com base nas seguintes tecnologias.

Estrutura híbrida de diodos GaN com uma camada de p-GaN entrincheirado:

Propusemos um diodo GaN híbrido com uma camada do tipo-p na qual as trincheiras são formadas, e desenvolvemos uma tecnologia de processamento que pode remover uma camada do tipo-p em uma camada do tipo-n de forma seletiva para alcançar não só as operações de alta corrente e uma tensão de comutação baixa, mas também uma tensão de ruptura de 1,6 kV.

Fabricação de diodos em um substrato GaN de baixa resistência:

Para esse processo, foram usados substratos de GaN condutores com baixa resistência, que têm sido utilizados comercialmente em LEDs e lasers semicondutores e se espera que sejam aplicados a dispositivos de energia no futuro, e foram definidas as tecnologias para o crescimento epitaxial e processamento em um substrato GaN antes da formação dos diodos. Uma estrutura na qual as correntes fluem numa direção vertical permite o uso de chip de área menor e menor resistência.

Esse trabalho foi patrocinado parcialmente pelo Ministério do Meio ambiente, governo do Japão.

A Panasonic apresentou os resultados da investigação na Conferência Internacional sobre Dispositivos e Materiais em Estado Sólido de 2015, Sapporo, Japão (setembro de 2015).

* 1 Em comparação com um diodo SiC com uma tensão nominal de 1.200 V

Sobre a Panasonic

A Panasonic Corporation é líder mundial no desenvolvimento de diversas tecnologias e soluções eletrônicas para clientes nos setores de produtos eletrônicos, habitação, automotivo, soluções corporativas e indústrias de dispositivos. Desde a sua fundação em 1918, a empresa se expandiu globalmente e hoje opera 468 subsidiárias e 94 empresas associadas em todo o mundo, registrando vendas líquidas consolidadas de 7.715 trilhões de ienes para o ano encerrado em 31 de março de 2015. Empenhada na busca de novos valores através da inovação das linhas divisionais, a empresa usa suas tecnologias para criar uma vida melhor e um mundo melhor para seus clientes. Para saber mais sobre a Panasonic, visite http://www.panasonic.com/global.

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