Gallium oxide: Practical use of SBD from 2023!
– Outperforms SiC in “Bariga Performance Characteristics” and “On-Resistance Value” –
SiC power semiconductors:
-SiC that can be operated with large current and high withstand voltage-
Power semiconductor SiC is expected to play a leading role in the future.
It is already spreading in “EVs, railways, and inverters for solar power generation.”
An existence that may threaten this SiC has emerged.
It is gallium oxide (Ga2O3) (Fig. 1)
Gallium oxide (Ga2O3):
-Power semiconductor devices using gallium oxide-
“Ultra-wide bandgap (UWBG) semiconductors” aiming to succeed SiC
Among UWBG semiconductors, industrialization is progressing the fastest.
2010:
Research into the application of gallium oxide to power semiconductors began in earnest.
2022:
Mass production of Schottky barrier diodes (SBD) is planned.
2023:
An air conditioner equipped with this SBD will be put on the market.
There is a strong demand for PFC (Power Factor Correction) circuits for consumer power supplies.
novel crystal technology
Akito Kuramata, CEO
– Developing β-Gallium Oxide Power Semiconductor Substrates and Devices –
Gallium oxide device:
Compared with SiC,
“The power loss is reduced to one-third.”
“The price will be 1/3 at the chip level.”
Reliability verification is currently underway.
“Basic research for practical application” will end in two years.
FLOSFIA (Kyoto City)
Toshimi Hitora, CEO
– Developing alpha-gallium oxide power semiconductor substrates and devices –
In 2030, it will be installed as an “EV motor drive inverter”.
Conventional:
It took five years from the start of consideration to adopt it in cars.
these days:
Adoption of new devices is accelerating.
In particular, new entrants are rapidly entering the market.
Gallium oxide power semiconductor features:
– Better than SiC as a power semiconductor device material –
For gallium oxide for power devices,
There are α and β depending on the difference in the crystal structure.
Both of them outperform SiC in terms of the “bariga performance characteristics,” an index that indicates the performance of power devices.
“Baliga performance characteristics”:
In particular,
In the case of alpha gallium oxide, it is about 6000 times that of silicon (Si),
In the case of β-gallium oxide, it is approximately 3,000 times that of silicon (Si).
Compared to SiC, the performance is more than several times higher (Table 1).
It can handle “higher current and voltage than SiC”.
“On-resistance value”:
When operated at the same voltage,
The on-resistance of β-gallium oxide is “one-tenth that of SiC” (Fig. 2).
Nikkei Cross Tech (xTECH)
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02262/121400006/
Oxyde de gallium : Utilisation pratique du SBD dès 2023 !
– Surpasse le SiC dans les “caractéristiques de performance Bariga” et la “valeur de résistance à l’allumage” –
Semi-conducteurs de puissance SiC :
-SiC pouvant fonctionner avec un courant important et une tension de tenue élevée-
Le semi-conducteur de puissance SiC devrait jouer un rôle de premier plan à l’avenir.
Il se répand déjà dans “les véhicules électriques, les chemins de fer et les onduleurs pour la production d’énergie solaire”.
Une existence qui peut menacer ce SiC a émergé.
C’est de l’oxyde de gallium (Ga2O3) (Fig. 1)
Oxyde de gallium (Ga2O3) :
-Dispositifs semi-conducteurs de puissance utilisant de l’oxyde de gallium-
Les « semi-conducteurs à ultra-large bande interdite (UWBG) » pour succéder au SiC
Parmi les semi-conducteurs UWBG, l’industrialisation progresse le plus rapidement.
2010 :
La recherche sur l’application de l’oxyde de gallium aux semi-conducteurs de puissance a commencé sérieusement.
2022 :
La production en série de diodes à barrière Schottky (SBD) est prévue.
2023 :
Un climatiseur équipé de ce SBD sera mis sur le marché.
Il existe une forte demande de circuits PFC (Power Factor Correction) pour les alimentations grand public.
nouvelle technologie cristalline
Akito Kuramata, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à l’oxyde de β-gallium –
Appareil à l’oxyde de gallium :
Par rapport au SiC,
“La perte de puissance est réduite d’un tiers.”
“Le prix sera de 1/3 au niveau de la puce.”
La vérification de la fiabilité est actuellement en cours.
“La recherche fondamentale pour l’application pratique” se terminera dans deux ans.
FLOSFIA (Ville de Kyoto)
Toshimi Hitora, PDG
– Développement de substrats et de dispositifs semi-conducteurs de puissance à base d’oxyde de gallium alpha –
En 2030, il sera installé en tant qu'”onduleur de motorisation EV”.
Conventionnel:
Il a fallu cinq ans à partir du début de la réflexion pour l’adopter dans les voitures.
ces jours-ci:
L’adoption de nouveaux appareils s’accélère.
En particulier, de nouveaux entrants arrivent rapidement sur le marché.
Caractéristiques du semi-conducteur de puissance à l’oxyde de gallium :
– Mieux que SiC comme matériau de dispositif semi-conducteur de puissance –
Pour l’oxyde de gallium pour les appareils de puissance,
Il y a α et β en fonction de la différence de structure cristalline.
Tous deux surpassent le SiC en termes de “caractéristiques de performance bariga”, un indice qui indique les performances des dispositifs de puissance.
“Caractéristiques de performance Baliga”:
En particulier,
Dans le cas de l’oxyde de gallium alpha, il est environ 6000 fois celui du silicium (Si),
Dans le cas de l’oxyde de β-gallium, elle est environ 3 000 fois celle du silicium (Si).
Par rapport au SiC, les performances sont plus de plusieurs fois supérieures (tableau 1).
Il peut gérer “un courant et une tension plus élevés que SiC”.
“Valeur de résistance à l’allumage”:
Lorsqu’il fonctionne à la même tension,
La résistance à l’état passant de l’oxyde de β-gallium est “un dixième de celle du SiC” (Fig. 2).
Nikkei CrossTech (xTECH)
Galliumoxid: Praktischer Einsatz von SBD ab 2023!
– Übertrifft SiC in “Bariga-Leistungsmerkmalen” und “On-Widerstandswert” –
SiC-Leistungshalbleiter:
-SiC, das mit großem Strom und hoher Spannungsfestigkeit betrieben werden kann-
Leistungshalbleiter SiC wird in Zukunft voraussichtlich eine führende Rolle spielen.
Es breitet sich bereits in „EVs, Eisenbahnen und Wechselrichtern für die Solarstromerzeugung“ aus.
Eine Existenz, die dieses SiC bedrohen könnte, ist entstanden.
Es handelt sich um Galliumoxid (Ga2O3) (Abb. 1)
Galliumoxid (Ga2O3):
-Leistungshalbleiterbauelemente mit Galliumoxid-
“Ultra-Wide Bandgap (UWBG)-Halbleiter” mit dem Ziel, SiC nachzufolgen
Bei den UWBG-Halbleitern schreitet die Industrialisierung am schnellsten voran.
2010:
Die Erforschung der Anwendung von Galliumoxid für Leistungshalbleiter begann ernsthaft.
2022:
Die Massenproduktion von Schottky-Dioden (SBD) ist geplant.
2023:
Eine mit diesem SBD ausgestattete Klimaanlage wird auf den Markt gebracht.
Es besteht eine starke Nachfrage nach PFC-Schaltungen (Power Factor Correction) für Verbraucherstromversorgungen.
neuartige Kristalltechnologie
Akito Kuramata, CEO
– Entwicklung von β-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Galliumoxid-Gerät:
Verglichen mit SiC,
“Die Verlustleistung wird auf ein Drittel reduziert.”
“Der Preis wird 1/3 auf Chip-Ebene betragen.”
Die Zuverlässigkeitsüberprüfung wird derzeit durchgeführt.
„Grundlagenforschung für die Praxis“ endet in zwei Jahren.
FLOSFIA (Kyoto-Stadt)
Toshimi Hitora, CEO
– Entwicklung von Alpha-Galliumoxid-Leistungshalbleitersubstraten und -geräten –
Im Jahr 2030 wird er als „EV Motor Drive Inverter“ installiert.
Konventionell:
Es dauerte fünf Jahre von Beginn der Überlegungen an, um es in Autos einzuführen.
heutzutage:
Die Einführung neuer Geräte beschleunigt sich.
Vor allem Neueinsteiger drängen schnell auf den Markt.
Eigenschaften von Galliumoxid-Leistungshalbleitern:
– Besser als SiC als Material für Leistungshalbleiter –
Für Galliumoxid für Leistungsgeräte,
Abhängig vom Unterschied in der Kristallstruktur gibt es α und β.
Beide übertreffen SiC in Bezug auf die “Bariga-Leistungsmerkmale”, ein Index, der die Leistung von Leistungsgeräten angibt.
“Baliga-Leistungsmerkmale”:
Im Speziellen,
Bei Alpha-Galliumoxid ist es etwa das 6000-fache von Silizium (Si),
Bei β-Galliumoxid beträgt sie etwa das 3.000-fache von Silizium (Si).
Im Vergleich zu SiC ist die Leistung mehr als um ein Vielfaches höher (Tabelle 1).
Es kann “höhere Ströme und Spannungen als SiC” verarbeiten.
„Einschaltwiderstandswert“:
Bei Betrieb mit gleicher Spannung
Der On-Widerstand von β-Galliumoxid beträgt „ein Zehntel von SiC“ (Bild 2).
Nikkei Cross Tech (xTECH)