SiC

窒化ガリウム

 

 

Gallium Nitride (GaN) belongs to the family of wide bandgap (WBG) materials. It is a binary compound whose molecule is formed from one atom of Gallium (III-group, Z=31) and one of Nitrogen (V-group, Z=7) with a wurztite hexagonal structure.

Gallium Nitride (GaN)

GALLIUM NITRIDE properties

Gallium Nitride (GaN) properties

ST’s GALLIUM NITRIDE Advantages

ST’s GaN HEMTs (High Electron Mobility Transistors) represent a major step forward in power electronics providing high-frequency operation, with increased efficiency and higher power density compared to silicon based transistors.

AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT)

AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT)

Performance

  • Low Ron due to high two-dimensional electron gas (2DEG) density with ns ~ 9x1012 cm-2
  • High breakdown voltage linked to high bandgap (3.4eV)
  • Low capacitance: no junction to deplete

Benefits

  • Better on-resistance than Si with higher operation frequency (due to high mobility)
  • Bi-directionality (advantageous in some circuit topologies)
  • Lateral device (suitable for integration of power with control circuitry)

GaN devices allow gate charge reduction without sacrificing on-resistance, leading to power savings and total system downsizing

GaN devices allow gate charge reduction without sacrificing on-resistance

ST and GaN

ST started working on wide bandgap materials (WBG) in 1996 with SiC MOSFETs and SiC diodes and has become one of the main players in the market. We are now expanding our portfolio of wide bandgap power products with the 650V & 100V normally-off GaN High-electron-mobility transistor (HEMT) devices.

ST GaN products will address a wide variety of applications such as adaptors (PC, portable electronics, wall USB chargers, wireless chargers), power factor correction (PFC) servers and DC/DC converters in segments as diverse as space and avionics, telecom and industrial.

Future developments of GaN products will target the automotive environment including on-board chargers for EV and mild-hybrid DC-DC converters.

For technology status and product availability, please contact your local ST Sales Office

ST and GaN

窒化ガリウム

窒化ガリウム(GaN)は、ワイド・バンドギャップ(WBG)半導体の一種です。GaNはガリウム原子(III族、Z=31)1個と窒素原子(V族、Z=7)1個で形成される二元化合物で、六方晶系のウルツ鉱構造をとります。

 

窒化ガリウムの物性


STの窒化ガリウムの優位性

STのGaN HEMT(High Electron Mobility Transistor : 高電子移動度トランジスタ)は、シリコン・ベースのトランジスタと比較して、高周波数動作、高効率、高出力密度を実現できるため、パワー・エレクトロニクスの進化に大きく貢献します。

AlGaN / GaN高電子移動度トランジスタ(HEMT)

AlGaN / GaN高電子移動度トランジスタ(HEMT)

 

性能

  •  高密度の二次元電子ガス(2DEG)(濃度 : 約9x1012 cm-2)による低オン抵抗(Ron)
  •  高バンドギャップ(3.4eV)による高い耐圧
  •  空乏層を生じる接合部がないことによる低容量

メリット

 

  • シリコンよりも優れたオン抵抗と高い動作周波数(高移動度による)
  • 双方向性(回路トポロジによってメリットが得られる場合あり)
  • ラテラル構造(パワー素子と制御回路の集積に最適)

GaN製品は、オン抵抗を犠牲にすることなくゲート電荷を低減できるため、低消費電力化とシステム全体の小型化を可能にします。

 


STとGaN

STは、1996年に、ワイド・バンドギャップ半導体であるSiC(炭化ケイ素)パワーMOSFETとSiCダイオードの開発を始めました。その後、STは主要サプライヤとなり、現在は、ワイド・バンドギャップ半導体によるパワー製品のポートフォリオをノーマリーオフ型の100V耐圧と650V耐圧GaN HEMT製品にまで拡充しています。

STのGaN製品は、航空宇宙、通信、産業機器といった多様な分野で、アダプタ(PC、携帯型機器、USB電源アダプタ、ワイヤレス充電器)、力率補正回路(PFC)サーバ、DC-DCコンバータなどの幅広い用途に対応します。

さらに、電気自動車向けオンボード・チャージャやマイルド・ハイブリッド車向けDC-DCコンバータなどの車載機器を対象としたGaN製品も開発しています。

技術情報や製品入手状況は、STのセールス・オフィスまでお問い合わせください。