Si功率元件｜基礎篇
前言
2017.01.12
重點
・先理解Si功率元件的最新特性或特徴，然後再評估Si功率元件的適用範圍，循序漸進。
・根據需求規格來區分使用傳統Si半導體與SiC類新材料的功率元件。
Tech Web的「基礎知識」將逐漸追加新的「功率元件」相關記事。近年來，以「功率元件﹙power device﹚」或「功率半導體﹙power semiconductor﹚」等字眼來表現，並且以低損耗處理大功率為目的的二極體或電晶體等discrete semiconductor（離散式半導體）零件備受矚目。理由在於需要更高效率及高性能的功率元件來因應「節能化」及「小型化」這個全球都重視的課題。
那麼，最近所聽到的「功率元件」具體來說是根據什麼定義的分類呢？我想恐怕沒有明確的分類，不過印象中比較符合的有：以轉換高電壓大功率AC-DC或開關功率為目的的二極體或MOSFET、以及模組化功率輸出段的功率模組等。
在這裡分成2個部分談論，一是以傳統矽半導體為基礎的「矽（Si）功率元件」，一是減少損耗或高溫環境下動作特性皆優於Si半導體、可望作為新一代低損耗元件的「碳化矽（SiC）功率元件」。說到功率元件，當然會將焦點集中到SiC這類的新材料，不過目前市場與應用廣泛的Si功率元件有時也會因性能提升而受到矚目。在現實面中，由於根據用途或規格來利用最適當的功率元件，因此想必涵蓋意義較為廣泛的功率元件。
Si功率元件
Si功率元件預定大致分為以下4個部分來談論。
- Si二極體
- 分類和特性
- 蕭特基二極體
- 高速整流二極體（Fast Recovery diode）
- Si電晶體
- 分類和特性
- 高耐壓MOSFET
- 電晶體的選擇方法
- 選擇流程
- SOA安全工作區、額定、溫度
- 活用特徴的應用事例
Si二極體和MOSFET有非常多種類，也有耐壓或電流變化幅度廣大的。其中，我們把焦點放在電源用途，Si二極體以蕭特基二極體（schottky barrier diode）和高速整流二極體（Fast Recovery diode）為例，MOSFET則以高耐壓超接合面（Super Junction）MOSFET（金氧半場效電晶體）為中心。
此外，亦針對需求規格則介紹選擇電晶體時之程序和判斷方法，介紹利用二極體或電晶體特性或特徴之應用事例。
各自皆包含基礎内容。若為數十瓦電源的話，則內建功率元件，離散式選擇MOSFET等進行動作確認的情況變少。不過，在大功率電路中，充分活用離散式零件﹙discrete parts﹚非常重要。希望今後的記事能有機會重新確認二極體或電晶體的特性或規格値，了解Si功率元件的最新特徴或性能。
產品介紹
【下載資料】可充分發揮矽功率元件特性的應用實例
這是Rohm研討會的公開講義。
協助機器節能、提昇效率與時俱進的矽功率元件。二極體、MOSFET的基礎到選擇方法、最先進的元件特性及應用範例。