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Panasonic développe des Diodes GaN fonctionnant avec une haute intensité et une faible tension de commutation

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OSAKA, Japon–(BUSINESS WIRE)–Panasonic Corporation a annoncé aujourd’hui le développement de diodes au nitrure de gallium (GaN) qui peuvent non seulement fonctionner avec un courant élevé quatre fois supérieur à celui toléré par les diodes conventionnelles au carbure de silicium (SiC)*1, mais qui peuvent aussi fonctionner à de basses tensions en raison de leur faible tension

OSAKA, Japon–(BUSINESS WIRE)–Panasonic Corporation a annoncé aujourd’hui le développement de diodes
au nitrure de gallium (GaN) qui peuvent non seulement fonctionner avec
un courant élevé quatre fois supérieur à celui toléré par les diodes
conventionnelles au carbure de silicium (SiC)*1, mais qui
peuvent aussi fonctionner à de basses tensions en raison de leur faible
tension de commutation. La production de ces nouvelles diodes a été
rendue possible par l’intermédiaire d’une structure hybride composée
d’une structure intégrée séparément, constituée d’une unité basse
tension et d’une unité fonctionnant avec un courant élevé, en
préparation pour des conditions de haute tension.


Les diodes conventionnelles en silicone (Si) ont des capacités limitées
au regard de la réduction des pertes de commutation. D’autre part, les
diodes à base de SiC, un composé qui est considéré comme un
semi-conducteur prometteur de prochaine génération, ainsi que de GaN,
nécessitent une augmentation de la superficie de la puce pour réaliser
des opérations à haute intensité, ce qui pose des limites en termes de
réduction des pertes de commutation et de taille, en raison de
l’augmentation des fréquences de fonctionnement.

Les diodes GaN nouvellement produites ont atteint des opérations
simultanées à haute intensité et à faible tension de seuil, et peuvent
donc supporter des courants élevés, et ce, même avec une petite surface
de puce. La capacité de la puce peut donc être réduite pour atteindre
des pertes de commutation plus faibles, ce qui permet au dispositif de
fonctionner à des fréquences plus élevées. En conséquence, l’utilisation
de diodes GaN, dans les circuits de conversion de tension ou les
circuits inverseurs des équipements automobile ou industriel qui
nécessitent une grande puissance, peut réduire la taille du système en
raison de sa capacité à fonctionner avec une haute fréquence.

Ce produit qui vient d’être développé offre les avantages suivants.

・Un fonctionnement à haute fréquence : 7,6 kA/cm2
(environ 4 fois*1)
・Tension d’allumage plus
faible : 0,8 V
・Faible résistance à l’état passant
(RonA) : 1,3 mΩcm2 (environ 50 % de réduction*1)

Les diodes ont été créées en se basant sur les technologies suivantes.

Structure hybride des diodes GaN avec une couche p-GaN tranchée :

Nous avons proposé une diode hybride GaN avec une couche de type p dans
laquelle les tranchées sont formées, et nous avons développé une
technologie de traitement qui peut enlever une couche de type p sur une
couche de type n de manière sélective pour permettre non seulement les
opérations à haute intensité et une tension de mise en marche faible,
mais aussi une faible tension de claquage de 1,6 kV.

Fabrication des diodes sur un substrat GaN à faible résistance :

Pour ce développement, nous avons utilisé des substrats conducteurs GaN
avec une faible résistance, qui ont été utilisés dans le commerce pour
des DEL et des lasers à semi-conducteurs et qui devraient être adoptés
dans les dispositifs électriques à l’avenir. Nous avons également établi
des technologies pour la croissance épitaxiale et le traitement sur un
substrat GaN avant la formation des diodes. Une structure dans laquelle
les courants circulent dans la direction verticale permet une surface de
puce plus réduite et une plus faible résistance.

Ce travail a été partiellement soutenu par le ministère de
l’Environnement du gouvernement du Japon.

Panasonic a présenté les résultats de cette recherche lors de la
conférence internationale 2015 sur les semi-conducteurs et les matériaux
à semi-conducteurs (Solid State Devices and Materials), organisée à
Sapporo, au Japon, en septembre 2015.

*1 Par rapport à une diode SiC avec une tension nominale de 1 200 V

À propos de Panasonic

Panasonic Corporation est un leader mondial en développement de
technologies et de solutions électroniques diverses destinées aux
clients actifs dans le domaine des produits électroniques grand public,
du logement, de l’automobile, des solutions d’entreprise et des
dispositifs. Depuis sa création en 1918, la société s’est étendue à
l’échelle mondiale. Elle exploite actuellement 468 filiales
et 94 sociétés associées à travers le monde, et a enregistré un chiffre
d’affaires net consolidé de 7 715 billions JPY pour l’exercice clos
le 31 mars 2015. La société, dont la mission est d’établir une nouvelle
valeur par le biais de l’innovation à travers ses divisions, utilise ses
technologies afin de créer une vie et un monde meilleurs pour ses
clients. Pour en savoir plus sur Panasonic : http://www.panasonic.com/global.

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