SiC功率元件的開發背景和優點

上次說明了SiC的物性和SiC功率元件的特徴。SiC功率元件可以達到超越Si功率元件的高耐壓、低ON阻抗、高速動作，亦可在更高溫下動作。這次我想談論有關SiC的開發背景和具體優點。

SiC功率元件的開發背景

如先前所述，SiC可以藉由應用為功率元件來達到傳統Si功率元件無法實現的低損失電力轉換。相信大家已經注意到，這是SiC以功率元件身分實用化的最大理由。一如想像，其背景在於全世界共同推動的節能課題。

在低電力的DC-DC轉換器例子中，行動化伴隨90%以上的轉換效率是理所當然的事，不過高電壓、大電流的AC-DC轉換器據說效率還有改善的餘地。眾所皆知，以EU為中心的節能相關指令強烈要求電氣/電子機器亦包含削減待機時電力之節能。

在這種狀況下，當務之急便是削減電力轉換時發生的能源損失，不用說當然必須將超過Si界限之物質應用於功率元件。

透過利用SiC功率元件，例如與IGBT做比較，可以削減85%切換損失。無庸置疑的是，一如此例所示，SiC功率元件將是能源問題的解決方案之一。

SiC所帶來的好處

如先前所述，利用SiC可以大幅削減能源損失。當然，這是極大的優點，不過我想再稍微思考看看SiC的低阻抗、高速動作、高溫動作等特徴所帶來的好處。

接下來與Si做比較進行話題。「低阻抗」純粹與減少損失有關聯性，若阻抗値相同的話，可以減少元件（晶片）的面積。處理大電力時，有時會使用將數個電晶體或二極體模組化的功率模組。以SiC的功率模組為例，相較於Si，尺寸約可達到1/10。

「高速動作」方面，藉由提高切換頻率，變壓器﹙trans﹚、線圈﹙coil﹚、電容器﹙capacitor﹚等周邊零件可以使用更小型的尺寸。根據實例，可以小到1/10左右。

「高溫動作」由於容許在更高的溫度下動作，因此可以簡化散熱片﹙heat sink﹚等冷卻系統。

像這樣，除了使用SiC改善效率以及處理更大電力等程序﹙approach﹚外，當然，如果是現有電力的話，透過SiC化可以達到大幅小型化也是一大優點。不僅直接節能，與設置場所或輸送等間接節能有關的小型化也是重要課題之一。