Forskere kvantificerer faktorer for at reducere effekt halvlederresistens med to tredjedele

En forskergruppe i Japan annoncerede, at den for første gang har kvantificeret virkningerne af tre elektronspredningsmekanismer til bestemmelse af modstanden mellem siliciumcarbid (SiC) halvlederindretninger i strømhalvledermoduler. Universitetsindustriens team har fundet ud af, at modstanden under SiC-grænsefladen kan reduceres med to tredjedele ved at undertrykke elektronspredning med afgifterne, en opdagelse, der forventes at reducere energiforbruget i elektrisk udstyr ved at sænke modstanden fra SiC -halvledere.

Elektrisk eludstyr, der bruges til hjemmeelektronik, industrielle maskiner, tog og andre apparater kræver en kombination af maksimal effektivitet og minimeret størrelse. Mitsubishi Electric fremskynder brugen af ​​SiC -enheder til halvledermoduler, som er nøglekomponenter i elektrisk kraftudstyr. SiC -strømudstyr tilbyder lavere modstand end konventionelle siliciumdrevne enheder, så for yderligere at sænke deres modstand er det vigtigt at forstå modstandens karakteristika korrekt under SiC -grænsefladen.

"Indtil nu, imidlertid, det havde været svært at måle separat modstandsbegrænsende faktorer, der bestemmer elektronspredning, "siger Satoshi Yamakawa, senior manager for SiC Device Development Center på Mitsubishi Electrics Advanced Technology R &D Center.

Elektronespredning med fokus på atomvibrationer blev målt ved hjælp af teknologi fra University of Tokyo. Den indvirkning, ladninger og atomvibrationer har på elektronspredning under SiC -grænsefladen, blev afsløret at være dominerende i Mitsubishi Electrics analyser af fremstillede enheder. Selvom det er blevet erkendt, at elektronspredning under SiC -grænsefladen er begrænset af tre faktorer:ruheden i SiC -grænsefladen, ladningerne under SiC -grænsefladen og atomvibrationen, bidraget fra hver faktor havde været uklart. For at bekræfte afgifternes virkning, forskerne fremstillede en plan type SiC-metaloxid-halvlederfelt-effekt-transistor (SiC-MOSFET), hvor elektroner leder væk fra SiC -grænsefladen til omkring flere nanometer.

"Vi kunne på et hidtil uset niveau bekræfte, at ruheden af ​​SiC -grænsefladen har ringe effekt, mens ladninger under SiC -grænsefladen og atomvibrationer er dominerende faktorer, "siger Koji Kita, en lektor ved University of Tokyos Graduate School of Engineering og en af ​​forskere, der leder forskningen.

Brug af en tidligere SiC-MOSFET-enhed af plan type til sammenligning, modstand blev reduceret med to tredjedele på grund af undertrykkelse af elektronspredning, hvilket blev opnået ved at få elektronerne til at lede væk fra ladningerne under SiC -grænsefladen. Den tidligere enhed af plan type har den samme grænsefladestruktur som den for SiC-MOSFET fremstillet af elektronikproducenten.

Til testen, Mitsubishi Electric håndterede designet, fremstilling og analyse af de modstandsbegrænsende faktorer og University of Tokyo håndterede måling af elektronspredningsfaktorer.

"Fremadrettet, vi vil fortsætte med at forfine designet og specifikationerne for vores SiC MOSFET for yderligere at reducere modstanden fra SiC -strømudstyr, "siger Mitsubishi Electrics Yamakawa.