JP2004140302A - SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER - Google Patents
SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004140302A JP2004140302A JP2002305943A JP2002305943A JP2004140302A JP 2004140302 A JP2004140302 A JP 2004140302A JP 2002305943 A JP2002305943 A JP 2002305943A JP 2002305943 A JP2002305943 A JP 2002305943A JP 2004140302 A JP2004140302 A JP 2004140302A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sic
- transistor
- low
- voltage
- sic substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、SiCを基板とする低電圧用途のSiCトランジスタ、及びそれを用いたDC−DC電源、インバータ、コンバータ、充電器等の電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、インバータ、DC−DC電源、コンバータなどの電力変換装置にはバイポーラートランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、FET(Field Effect Transistor)などの半導体素子が用いられている。これらの半導体素子はシリコン(Si)を主体とするために素子内部の使用限界温度が150℃以下と低く、スイッチング動作などによる電力変換装置への応用では素子内部の損失による素子内部の温度上昇を低減するために、素子外部に大型の冷却器を取り付けるか、または放熱面積をさらに大きくした大型の素子を用いる必要があった。
【0003】
ところで、炭化ケイ素(SiC)は、高温下で安定であり、化学的にも安定であるばかりでなく、禁制帯幅が大きく、電子移動度がシリコン(Si)に匹敵し、絶縁破壊電界強度がSiより1桁大きく、飽和ドリフト速度がSiの約2倍を示すので、半導体デバイス材料として注目されている材料である。このようにSiCは半導体デバイス材料として多くの優れた特性を有するので、Siデバイスよりも過酷な環境(高温、高放射線照射)下で安定に動作する耐久性に優れた低損失・高パワーのSiCデバイスの開発が需要家から期待されている。
【0004】
SiCトランジスタは素子内部の使用限界温度が理論的には1500℃程度と高く、これまでに種々の試作がなされている。例えば特許文献1には1000℃程度までの高温域で使用可能なSiCトランジスタが開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特表2000−507394号(第2頁、請求項1、図4(A)、図4(B))
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のSiCトランジスタにおいては、ウエハ製造過程でSiCウエハ内部に発生したマイクロパイプと称される構造欠陥が性能に重大な影響を及ぼす、すなわちマイクロパイプ欠陥の存在下ではベース/コレクタ間にリーク電流が流れ、絶縁破壊に至るという致命的な問題がある。このようなマイクロパイプ欠陥は現状では発生原因が特定できておらず、その根本的な対策法も確立されていない。
【0007】
このため、ウエハ検査でマイクロパイプ欠陥が存在する部位を検出し、その検出部位を避けるようにしてSiCウエハからトランジスタ用基板を切り取る必要がある。しかし、このようにすると所定チップ面積のトランジスタを製作するためには少量のみが製品に用いられ、大部分が廃棄されるので、材料の歩留まりが非常に低く、最終製品は極めてコスト高になる。ちなみに2インチ径SiCウエハの場合では、マイクロパイプ欠陥の発生密度は数10個以上/cm2(ウエハ製造時データ)とかなり大きいと言われている。
【0008】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、歩留まりが高く、低コストのSiCトランジスタ及び電力変換装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
マイクロパイプ欠陥に起因するリーク電流は、SiC適用の主ターゲットとして開発が進められている高電圧用途のトランジスタでは致命的な問題であり、現状ではマイクロパイプ欠陥の発生原因が特定できておらず、その根本的な対策法も見つかっていない。しかし、本発明者が鋭意研究したところ、マイクロパイプ欠陥で発生するリーク電流は300V以下の低電圧領域ではトランジスタの正常な動作にほとんど影響を及ぼさないという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、その内容を以下に述べる。
【0010】
本発明に係るSiCトランジスタは、マイクロパイプ欠陥を不可避的に含む低品位のSiCウエハを原材料とする第一導電型のSiC基板と、前記SiC基板の上に積層形成された第二導電型のベース層と、前記ベース層の上に積層形成された第一導電型のエミッタ層と、前記エミッタ層の一部を欠落させるか、又は前記エミッタ層の一部の導電型を反転させ、その欠落または反転させた部分にオーミック接合されたベース電極と、前記エミッタ層にオーミック接合されたエミッタ電極と、前記SiC基板の裏面側にオーミック接合され、前記SiC基板をコレクタとして機能させるコレクタ電極と、を具備することを特徴とする。
【0011】
SiC基板は、高温下で安定であり、化学的にも安定であるので、150℃を超える高温に曝される場合や多量の放射線が照射される場合などの過酷な環境下であっても安定に動作することができる。このためSiC基板を用いたトランジスタは耐久性に優れたものとなり、例えば、ハイブリッド電気自動車(HEV)などの低電圧電源回路の素子として好適である。
【0012】
また、SiC基板は、禁制帯幅が大きく、電子移動度がシリコン(Si)に匹敵し、絶縁破壊電界強度がSiより1桁大きく、飽和ドリフト速度がSiの約2倍を示すので、SiCトランジスタはSiトランジスタよりも低損失・高パワーとなる。
【0013】
SiCウエハは、昇華再結晶法、化学気相成長法(CVD)、分視線エビタキシー法(MBE)、光励起エピタキシャル成長法などを用いて製造される。
【0014】
なお、SiC基板は、マイクロパイプ欠陥を不可避的に含む低品位のSiCウエハ、例えば、単位面積当たりのマイクロパイプ欠陥密度が10個/cm2以上(製造時)のSiCウエハから切り取ったものを用いことができる。
【0015】
このようなマイクロパイプ欠陥を含むSiC基板をコレクタとして有するSiCトランジスタを変換素子として低電圧電源回路に組み込むことにより、従来品より低価格の電力変換装置を提供することができる。なお、DC−DC電圧変換素子としてSiCトランジスタを低電圧電源回路のなかに組み込むと、DC/DCコンバータが提供される。また、AC−DC電圧変換素子としてSiCトランジスタを低電圧電源回路のなかに組み込むと、インバータが提供される。
【0016】
マイクロパイプ欠陥をもつSiC基板を定格交流入力電圧100Vを直流出力電圧5Vに変換する定格電力50WDC電源に適用した場合に、存在するリーク電流による損失(漏れ電流損失)が変換効率に及ぼす影響は0.1%未満と僅かである。
【0017】
条件:入力AC100V→DC5V、50WのDC電源
効率低下<0.1%
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【0019】
(実施例1)
先ず、図1を参照して実施例1の電力変換装置について説明する。
【0020】
実施例1の電力変換装置20は入力電圧Vinを出力電圧Voutに変換する降圧型同期整流DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ20の電圧変換回路には第1のSiCトランジスタQ1(13)、第1のダイオードD1、インダクタLが設けられている。このうち第1のSiCトランジスタQ1と第1のダイオードD1とは入力側に並列に接続されている。第1のダイオードD1は、出力電圧が過大になったときに第1のSiCトランジスタQ1の損傷を防止する保護素子として機能する。インダクタLは第1のSiCトランジスタQ1/第1ダイオードD1に対して出力側に直列に接続されている。なお、本実施例のダイオードD1,D2には市販の汎用品を用いた。
【0021】
平滑コンデンサCがインダクタLと出力端子との間に挿入されている。この平滑コンデンサCは電圧変換回路の直流出力電圧を平滑化する機能を有する。
【0022】
制御回路が第1のSiCトランジスタQ1(第1のダイオードD1)とインダクタLとの間に挿入されている。この制御回路は、並列接続された第2のSiCトランジスタQ2(13)および第2のダイオードD2からなり、平滑コンデンサCの平滑動作をオンまたはオフする機能を有する。
【0023】
第1及び第2のSiCトランジスタ13は、図2に示す構造を有するバイポーラトランジスタであり、n++SiC基板2の上に、pSiベース層4、nSiエミッタ層5が順次積層されている。
【0024】
SiC基板2は4層構造の4H型炭化ケイ素ウエハから切り取られたものからなり、マイクロパイプ欠陥3の密度が約30個/cm2(製造時)である。マイクロパイプ欠陥3の数とサイズはウエハ製造方法ごとにまちまちである。ウエハ板厚を一方側から他方側へ貫通する特大サイズのマイクロパイプ欠陥3が発生することも稀にある。本発明は低品位SiC基板を低電圧電源回路に利用するためにマイクロパイプ欠陥3の存在を許容するものではあるが、このような特大サイズのマイクロパイプ欠陥3が存在する場合は、その部位はできるだけ避けて用いることが望ましい。
【0025】
なお、SiCトランジスタ13のベース電極6は接地され、エミッタ電極7は出力端子側に、コレクタ電極8は入力端子側にそれぞれ接続されている。ベース電極6は、エミッタ層5をパターンエッチングしてベース層6が露出した部分に形成されている。
【0026】
本実施例では入力電圧Vinを300ボルト以下としている。
【0027】
次に、本実施例のDC/DCコンバータ20の動作の概要について説明する。
【0028】
入力電圧Vinはスイッチング素子としての第1トランジスタQ1を介してインダクタLと平滑コンデンサCの直列回路に印加される。第1トランジスタQ1をOFFし、第2トランジスタQ2をONすると、インダクタLに蓄積されたエネルギによってさらに平滑コンデンサCは充電される。平滑コンデンサCでは直流電圧を平滑化して出力電圧Voutとして出力する。このように第1、第2のトランジスタQ1,Q2のオン/オフ動作を同期して行なうことによって入力電圧Vinを降圧した出力電圧Voutが出力電圧として出力される。
【0029】
一方、出力電圧Voutが定電圧値より高くなろうとすると、第1トランジスタQ1をオフし、第2トランジスタQ2をオンとした時、電流は平滑コンデンサC、インダクタL、第2トランジスタQ2、平滑コンデンサCの順に流れ、平滑コンデンサCを放電させる。また、第1トランジスタQ1をオンし、第2トランジスタQ2をオフとすると、インダクタLに蓄積されたエネルギは第1トランジスタQ1を介して入力電源に帰還される。さらに、第1、第2のトランジスタQ1,Q2の切換時において、両トランジスタQ1,Q2がオフの間は、ダイオードD1あるいはD2を介して電流が流れる。
【0030】
以上のように実施例1の電力変換装置としての降圧型同期整流DC/DCコンバータ20は動作するが、入力電圧Vinが300V以下の低電圧電源回路であるので、第1、第2のSiCトランジスタQ1,Q2が支障なくスイッチング動作する。
【0031】
このように本実施例では従来は廃棄されていた低品位のSiC基板を有効利用することができ、従来品に比べて製造コストが大幅に低減される。このような低品位SiCトランジスタは、例えばハイブリッド電気自動車(HEV)のような低電圧電源回路に好適に用いられる。
【0032】
(実施例2)
次に、図3を参照して実施例2の電力変換装置について説明する。
【0033】
実施例2の電力変換装置30は直流入力電圧を交流出力電圧に変換する自励式電圧形三相インバータである。三相インバータ30は、6個のSiCトランジスタQ1〜Q6と6個のダイオードD1〜D6とを備えている。各SiCトランジスタQ1〜Q6には対応するダイオードD1〜D6がそれぞれ並列に接続されている。ダイオードD1〜D6は、SiCトランジスタQ1〜Q6を保護するとともに、正常な電源装置から故障した電源装置へ電流が流れ込まないように逆流を阻止するための保護素子である。
【0034】
これら6組のSiCトランジスタQ1〜Q6およびダイオードD1〜D6のうち2組ずつが組み合わされ、3つの直列回路が形成されている。3つの直列回路の両側は入力端子にそれぞれ並列に接続されている。なお、入力端子は図示しない大容量コンデンサを介して直流電源(図示せず)に接続されている。
【0035】
本実施例では入力電圧Vinを300ボルト以下としている。
【0036】
一方、3つの直列回路の中点U,V,Wは電動機側の出力端子にそれぞれ接続され、これにより三相のハーフブリッジ回路が負荷となる電動機との間に形成されている。
【0037】
さらに、オン・オフ制御回路(図示せず)がSiCトランジスタQ1〜Q6およびダイオードD1〜D6にそれぞれ接続されている。このオン・オフ制御回路はSiCトランジスタQ1〜Q6およびダイオードD1〜D6の各々の動作を個別にオン・オフ制御するものである。
【0038】
本実施例のSiCトランジスタQ1〜Q6に用いた基板2は、6層構造の6H型炭化ケイ素ウエハから切り取られたものからなり、マイクロパイプ欠陥3の密度が約40個/cm2(製造時)である。
【0039】
このようなインバータ30においては、6組のSiCトランジスタQ1〜Q6/ダイオードD1〜D6をON・OFF制御することにより、各相のハーフブリッジは180°導通して切り替わり、1サイクルに6個の動作モードを生じる。電位の基準点を直流電源の中点0DCにとると、出力端子の電位vU,vV,vWは、プラス側のトランジスタ(Q1,Q3,Q5)がオンのときはVdとなり、マイナス側のトランジスタ(Q2,Q4,Q6)がオンのときはゼロとなる。ちなみに相電圧は直流電源の中点0DCに対して±Ed/2の振幅をもつ180°幅の方形波となる。また、線間電圧は±Edの振幅をもつ120°幅の方形波となるが、負荷電圧は階段状の6ステップ波形となる。
【0040】
【発明の効果】
上記のように実用上障害はなく、その高温限界使用性能により冷却器を無くしたり、従来では使用できない高温度環境での使用を実現できる。これらを低品位で低コストの欠陥のあるSiCウエハを用いて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置(DC/DCコンバータ)を示す回路図。
【図2】本発明の電力変換装置に用いられるバイポーラトランジスタを示す概略断面図。
【図3】本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置(インバータ)を示す回路図。
【符号の説明】
2…SiC基板(コレクタ)、
3…マイクロパイプ欠陥、
4…ベース層、
5…エミッタ層、
6…ベース電極、
7…エミッタ電極、
8…コレクタ電極、
10,20,30…電力変換装置、
13,Q1〜Q6…SiCトランジスタ、
D1〜D6…ダイオード。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-voltage SiC transistor using SiC as a substrate, and a power conversion device using the same, such as a DC-DC power supply, an inverter, a converter, and a charger.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor devices such as bipolar transistors, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and FETs (Field Effect Transistors) have been used in power conversion devices such as inverters, DC-DC power supplies, and converters. Since these semiconductor elements are mainly composed of silicon (Si), the operating limit temperature inside the element is as low as 150 ° C. or less, and when applied to a power conversion device by switching operation or the like, the temperature rise inside the element due to loss inside the element is reduced. In order to reduce the power consumption, it is necessary to mount a large-sized cooler outside the element or to use a large-sized element having a larger heat radiation area.
[0003]
Incidentally, silicon carbide (SiC) is not only stable at high temperatures and chemically stable, but also has a large forbidden band width, an electron mobility comparable to that of silicon (Si), and a dielectric breakdown electric field strength. Since it is one order of magnitude larger than Si and has a saturation drift speed approximately twice that of Si, it is a material that has been attracting attention as a semiconductor device material. As described above, since SiC has many excellent characteristics as a semiconductor device material, low-loss, high-power SiC that operates stably in a severe environment (high temperature, high radiation irradiation) than Si devices has excellent durability. Consumers are expected to develop devices.
[0004]
The use limit temperature inside the element of a SiC transistor is theoretically as high as about 1500 ° C., and various trial manufactures have been made so far. For example, Patent Document 1 discloses a SiC transistor that can be used in a high temperature range up to about 1000 ° C.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-T-2000-507394 (
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional SiC transistor, a structural defect called a micropipe generated inside the SiC wafer during a wafer manufacturing process has a significant effect on performance, that is, in the presence of a micropipe defect, a leakage between a base and a collector occurs. There is a fatal problem that electric current flows and leads to dielectric breakdown. At present, the cause of such micropipe defects has not been identified, and no fundamental countermeasures have been established.
[0007]
For this reason, it is necessary to detect a portion where a micropipe defect exists in the wafer inspection, and to cut out the transistor substrate from the SiC wafer so as to avoid the detected portion. However, in this case, only a small amount is used in the product and a large part is discarded in order to manufacture a transistor having a predetermined chip area, so that the yield of materials is very low, and the final product becomes extremely expensive. By the way, in the case of a 2-inch diameter SiC wafer, the generation density of micropipe defects is said to be quite high at several tens or more / cm 2 (data at the time of wafer production).
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a high-yield, low-cost SiC transistor and a power conversion device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Leakage current due to micropipe defects is a fatal problem in transistors for high voltage applications, which is being developed as a main target for SiC application. At present, the cause of micropipe defects cannot be identified, No fundamental countermeasures have been found. However, the present inventor has conducted extensive studies and found that a leak current generated by a micropipe defect hardly affects a normal operation of a transistor in a low voltage region of 300 V or less. The present invention has been made based on such knowledge, and the details thereof will be described below.
[0010]
The SiC transistor according to the present invention includes a first conductivity type SiC substrate made of a low-grade SiC wafer unavoidably containing micropipe defects, and a second conductivity type base laminated on the SiC substrate. Layer, an emitter layer of the first conductivity type laminated and formed on the base layer, or a part of the emitter layer is missing, or the conductivity type of a part of the emitter layer is inverted, and the missing or A base electrode having an ohmic junction with the inverted portion, an emitter electrode having an ohmic junction with the emitter layer, and a collector electrode having an ohmic junction with the back side of the SiC substrate and having the SiC substrate function as a collector. It is characterized by doing.
[0011]
Since the SiC substrate is stable at high temperatures and chemically stable, it is stable even in harsh environments such as when exposed to high temperatures exceeding 150 ° C or when a large amount of radiation is irradiated. Can work. For this reason, a transistor using an SiC substrate has excellent durability, and is suitable as, for example, an element of a low-voltage power supply circuit of a hybrid electric vehicle (HEV) or the like.
[0012]
Further, the SiC substrate has a large forbidden band width, an electron mobility comparable to that of silicon (Si), a breakdown electric field strength one order of magnitude higher than that of Si, and a saturation drift speed about twice that of Si. Have lower loss and higher power than the Si transistor.
[0013]
The SiC wafer is manufactured using a sublimation recrystallization method, a chemical vapor deposition method (CVD), a line-of-sight evitaxy method (MBE), a photoexcited epitaxial growth method, or the like.
[0014]
As the SiC substrate, a low-grade SiC wafer inevitably containing micropipe defects, for example, a wafer cut from a SiC wafer having a micropipe defect density per unit area of 10 / cm 2 or more (at the time of manufacture) is used. be able to.
[0015]
By incorporating a SiC transistor having such a SiC substrate having a micropipe defect as a collector into a low-voltage power supply circuit as a conversion element, a power conversion device that is less expensive than conventional products can be provided. When a SiC transistor is incorporated in a low-voltage power supply circuit as a DC-DC voltage conversion element, a DC / DC converter is provided. When a SiC transistor is incorporated in a low-voltage power supply circuit as an AC-DC voltage conversion element, an inverter is provided.
[0016]
When a SiC substrate having a micropipe defect is applied to a 50 W DC power supply having a rated power of 100 V to convert a rated AC input voltage of 100 V to a DC output voltage of 5 V, the loss due to existing leakage current (leakage current loss) has no effect on the conversion efficiency. 0.1%, which is slight.
[0017]
Condition: Input AC100V → DC5V, DC power efficiency drop of 50W <0.1%
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, various preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
(Example 1)
First, a power conversion device according to a first embodiment will be described with reference to FIG.
[0020]
The
[0021]
A smoothing capacitor C is inserted between the inductor L and the output terminal. This smoothing capacitor C has a function of smoothing the DC output voltage of the voltage conversion circuit.
[0022]
A control circuit is inserted between the first SiC transistor Q1 (first diode D1) and the inductor L. This control circuit includes a second SiC transistor Q2 (13) and a second diode D2 connected in parallel, and has a function of turning on or off the smoothing operation of the smoothing capacitor C.
[0023]
The first and
[0024]
The
[0025]
The base electrode 6 of the
[0026]
In this embodiment, the input voltage Vin is set to 300 volts or less.
[0027]
Next, an outline of the operation of the DC /
[0028]
The input voltage Vin is applied to a series circuit of an inductor L and a smoothing capacitor C via a first transistor Q1 as a switching element. When the first transistor Q1 is turned off and the second transistor Q2 is turned on, the energy stored in the inductor L further charges the smoothing capacitor C. The smoothing capacitor C smoothes the DC voltage and outputs it as an output voltage Vout. As described above, the on / off operation of the first and second transistors Q1 and Q2 is performed in synchronization with each other, so that the output voltage Vout obtained by stepping down the input voltage Vin is output as the output voltage.
[0029]
On the other hand, when the output voltage Vout is going to be higher than the constant voltage value, when the first transistor Q1 is turned off and the second transistor Q2 is turned on, the current flows through the smoothing capacitor C, the inductor L, the second transistor Q2, and the smoothing capacitor C2. , And discharges the smoothing capacitor C. When the first transistor Q1 is turned on and the second transistor Q2 is turned off, the energy stored in the inductor L is fed back to the input power via the first transistor Q1. Further, when the first and second transistors Q1 and Q2 are switched, a current flows through the diode D1 or D2 while both transistors Q1 and Q2 are off.
[0030]
As described above, the step-down synchronous rectification DC /
[0031]
As described above, in the present embodiment, a low-quality SiC substrate that has been conventionally discarded can be effectively used, and the manufacturing cost is greatly reduced as compared with the conventional product. Such a low-grade SiC transistor is suitably used in a low-voltage power supply circuit such as a hybrid electric vehicle (HEV).
[0032]
(Example 2)
Next, a power converter according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
[0033]
The
[0034]
Two of these six sets of SiC transistors Q1 to Q6 and diodes D1 to D6 are combined to form three series circuits. Both sides of the three series circuits are connected in parallel to input terminals, respectively. The input terminal is connected to a DC power supply (not shown) via a large-capacity capacitor (not shown).
[0035]
In this embodiment, the input voltage Vin is set to 300 volts or less.
[0036]
On the other hand, midpoints U, V, and W of the three series circuits are connected to output terminals on the motor side, respectively, whereby a three-phase half-bridge circuit is formed between the three terminals and the motor serving as a load.
[0037]
Further, an on / off control circuit (not shown) is connected to the SiC transistors Q1 to Q6 and the diodes D1 to D6, respectively. This on / off control circuit individually controls on / off operation of each of the SiC transistors Q1 to Q6 and the diodes D1 to D6.
[0038]
The
[0039]
In such an
[0040]
【The invention's effect】
As described above, there is no obstacle in practical use, and a cooler can be eliminated or its use in a high-temperature environment that cannot be used conventionally can be realized by its high-temperature limit use performance. These can be realized using a low-quality, low-cost defective SiC wafer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter (DC / DC converter) according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a bipolar transistor used in the power converter of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a power converter (inverter) according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 ... SiC substrate (collector)
3: Micropipe defects,
4: Base layer,
5 ... emitter layer,
6 ... Base electrode,
7 ... Emitter electrode,
8 ... collector electrode,
10, 20, 30 ... power conversion device,
13, Q1 to Q6 ... SiC transistors,
D1 to D6: diodes.
Claims (5)
マイクロパイプ欠陥を不可避的に含む低品位のSiCウエハを原材料とする第一導電型のSiC基板と、
前記SiC基板の上に積層形成された第二導電型のベース層と、
前記ベース層の上に積層形成された第一導電型のエミッタ層と、
前記エミッタ層の一部を欠落させるか、又は前記エミッタ層の一部の導電型を反転させ、その欠落または反転させた部分にオーミック接合されたベース電極と、
前記エミッタ層にオーミック接合されたエミッタ電極と、
前記SiC基板の裏面にオーミック接合され、前記SiC基板をコレクタとして機能させるコレクタ電極と、
を具備することを特徴とするSiCトランジスタ。A SiC transistor used for a low-voltage power supply circuit,
A first-conductivity-type SiC substrate made of a low-grade SiC wafer inevitably containing micropipe defects,
A second conductivity type base layer laminated on the SiC substrate;
A first conductivity type emitter layer laminated on the base layer,
A part of the emitter layer is missing or the conductivity type of a part of the emitter layer is inverted, and a base electrode that is ohmic-joined to the missing or inverted part,
An emitter electrode ohmic-joined to the emitter layer;
A collector electrode that is ohmic-bonded to the back surface of the SiC substrate and causes the SiC substrate to function as a collector;
A SiC transistor comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002305943A JP2004140302A (en) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002305943A JP2004140302A (en) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004140302A true JP2004140302A (en) | 2004-05-13 |
Family
ID=32452892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002305943A Withdrawn JP2004140302A (en) | 2002-10-21 | 2002-10-21 | SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004140302A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006042529A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter control device of air conditioner |
JP2007174864A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
JP2009509334A (en) * | 2005-09-16 | 2009-03-05 | クリー インコーポレイテッド | Bipolar junction transistor and manufacturing method thereof |
JP2010115110A (en) * | 2010-02-05 | 2010-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter control device of air conditioner |
WO2013024550A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | 富士通株式会社 | Dc-dc converter, dc-dc conversion method, and information apparatus |
US8704546B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-04-22 | Fairchild Semiconductor Corporation | Method of manufacturing a SiC bipolar junction transistor and SiC bipolar junction transistor thereof |
-
2002
- 2002-10-21 JP JP2002305943A patent/JP2004140302A/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006042529A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter control device of air conditioner |
JP4494112B2 (en) * | 2004-07-28 | 2010-06-30 | 三菱電機株式会社 | Inverter control device for air conditioner and air conditioner |
JP2009509334A (en) * | 2005-09-16 | 2009-03-05 | クリー インコーポレイテッド | Bipolar junction transistor and manufacturing method thereof |
JP2007174864A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
JP2010115110A (en) * | 2010-02-05 | 2010-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter control device of air conditioner |
US8704546B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-04-22 | Fairchild Semiconductor Corporation | Method of manufacturing a SiC bipolar junction transistor and SiC bipolar junction transistor thereof |
US8823410B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-09-02 | Fairchild Semiconductor Corporation | Method of manufacturing a SiC bipolar junction transistor and SiC bipolar junction transistor thereof |
WO2013024550A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | 富士通株式会社 | Dc-dc converter, dc-dc conversion method, and information apparatus |
JPWO2013024550A1 (en) * | 2011-08-18 | 2015-03-05 | 富士通株式会社 | DC-DC converter, DC-DC conversion method, and information device |
US9444350B2 (en) | 2011-08-18 | 2016-09-13 | Fujitsu Limited | DC-DC converter with LC resonance circuit and transformer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Elasser et al. | Silicon carbide benefits and advantages for power electronics circuits and systems | |
Bose | Power electronics-a technology review | |
EP2954557B1 (en) | A bipolar junction transistor structure | |
JP4594477B2 (en) | Power semiconductor module | |
Pushpakaran et al. | Impact of silicon carbide semiconductor technology in Photovoltaic Energy System | |
WO2011111175A1 (en) | Power semiconductor module, power conversion device, and railway vehicles | |
US20110013438A1 (en) | inverter topologies usable with reactive power | |
US20080123373A1 (en) | Current fed power converter system including normally-on switch | |
JP2010238835A (en) | Combined semiconductor rectifying device and electric power converter using the same | |
EP3273588B1 (en) | Inverter circuit and power conversion device | |
JP2003164140A (en) | Semiconductor conversion circuit and circuit module | |
CN102340242A (en) | DC/DC converter circuit and method for controlling DC/DC converter circuit | |
Soeiro et al. | High voltage photovoltaic system implementing Si/SiC-based active neutral-point-clamped converter | |
US8675379B2 (en) | Power converting apparatus having improved electro-thermal characteristics | |
JP2004140302A (en) | SiC TRANSISTOR AND POWER CONVERTER | |
Soeiro et al. | Propulsion and battery charging systems of an all-electric boat fully constructed with interleaved converters employing interphase transformers and Gallium Nitride (GaN) power FET semiconductors | |
CN107546974B (en) | Boost circuit and inverter topology with cascaded diode circuits | |
Li et al. | SiC power devices and applications in quasi-z-source converters/inverters | |
Rabkowski | Power converters with Silicon Carbide devices | |
Cardoso et al. | SiC based cascaded multilevel converter for solar applications: Downscaled prototype development | |
Almasoudi et al. | High efficiency three level transformerless inverter based on SiC MOSFETs for PV applications | |
Jappe et al. | An FPGA-based single-phase interleaved boost-type PFC converter employing GaN HEMT devices | |
CHEN et al. | High-power IGBT modules for 3-level power converters | |
JP2015201947A (en) | power semiconductor device | |
KR102114717B1 (en) | SiC INVERTER DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |