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엔지니어 인터뷰

제3세대 SiC 쇼트키 배리어 다이오드 : SCS3 시리즈 Part 2

고신뢰성이 요구되는 기기의
효율과 안전 마진 향상

주목 키워드
  • 제3세대 SCS3 시리즈
  • 순방향 전압
  • VF
  • 서지 전류 내량
  • IFSM
  • 역방향 전류
  • 리크 전류
  • IR
  • JBS (Junction Barrier Schottky) 구조
  • 도통 손실
  • PFC
  • 서버
  • 고성능 PC
  • 면실장

-SCS3 시리즈가 제3세대라고 하셨는데, 세대 히스토리를 알려주십시오.

제3세대 제품의 진화와 특징에 대해서는 앞서 설명한 SiC-SBD의 기본적인 특성 등을 알고 있으면 이해가 쉬울 것입니다.

제1세대는 2010년 4월에 일본 국내 최초로 양산을 시작한 SCS1 시리즈입니다. 제2세대는 2012년 6월에 발표한 SCS2 시리즈이며, 다수의 채용 실적을 보유하고 있습니다. 패키지 및 전류 사양 등에 따라, 다양한 제품을 양산 공급하고 있습니다. 제3세대는 2016년 4월에 발표한 SCS3 시리즈이며, 품명의 SCS 뒤의 숫자가 세대를 나타냅니다.

-그럼 제3세대 SiC-SBD의 특징에 대해 설명해 주십시오.

제3세대 SiC-SBD는 고온 시의 순방향 전압 VF의 저감, 서지 전류 내량 IFSM의 향상, 역방향 전류 (리크 전류) IR의 저감이 포인트입니다.

오른쪽 그래프와 같이, 제2세대 SiC-SBD는 제조 프로세스의 개선을 통해 리크 전류 IR 및 리커버리 특성을 제1세대와 동등하게 유지하면서, VF를 1.5V에서 약 0.15V 저감하여, 당시 업계 최소인 VF 1.35V를 달성하였습니다. 이러한 VF의 저감은 기기의 도통 손실 저감에 기여합니다.

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제3세대 SiC-SBD는 서지 전류 내량의 향상과 리크 전류 IR을 개선하기 위해, JBS (Junction Barrier Schottky) 구조를 채용하였습니다. JBS 구조는 기본적으로 서지 전류 내량과 리크 전류 IR의 개선에 효과가 있는 구조로, 제2세대 SiC-SBD로 실현한 낮은 VF 특성을 더욱 개선하는데 성공하였습니다. Tj=25℃ 시의 typ값은 1.35V로 동등하지만, Tj=150℃ 시에는 제2세대 SiC-SBD 대비 0.11V 낮은 1.44V를 실현하였습니다. 이는 고온에서의 도통 손실이 감소하여, 고온 환경에서의 동작이 한층 더 유리해진다는 것을 의미합니다.

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-서지 전류 내량과 리크 전류는 상당히 많이 개선된 것같네요.

서지 전류 내량은 표의 정격과 같이, 제2세대 SiC-SBD의 38A에서 2배 이상인 82A로 향상되었습니다. JBS 구조를 도입하여, 서지 내성을 최대한으로 발휘시키는 프로세스 디바이스 구조를 개발함으로써 대폭적인 서지 전류 내량 개선을 실현하였습니다.

리크 전류 IR도 마찬가지로 대폭 개선하였습니다. 일반적으로 쇼트키 배리어 다이오드의 특성 트레이드 오프에 따라, 순방향 전압을 저감시키면 리크 전류는 증가하게 됩니다. 제3세대 SiC-SBD는 낮은 순방향 전압을 유지함과 동시에, JBS 구조 도입을 통해 대폭적인 리크 전류 저감을 실현하였습니다. 제2세대 SiC-SBD 대비, 정격전압 650V, Tj=150℃ 시에 약 1/15로 리크 전류를 저감하였습니다.

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-이러한 성능의 향상과 특성 개선의 목적은 무엇입니까?

SiC-SBD는 Si 다이오드에 비해 어플리케이션에서의 손실 저감이 기대됩니다. 동시에, 파워 디바이스는 대전압, 대전류를 취급하는 제품이므로, 더욱 안심하고 사용하고자 하는 배경이 있습니다. 서지 전류 내량 개선은 이러한 시장 요구를 반영한 것입니다.

-어떤 어플리케이션이 해당됩니까?

고효율 어플리케이션이라면 대부분이 해당됩니다. 적용이 가장 기대되는 용도를 들자면, 전원 장치, 특히 PFC입니다. 예를 들어 서버고성능 PC 등에서는 효율 향상과 더불어 높은 서지 전류 내량이 요구되고 있습니다. SCS3 시리즈는 제2세대의 순방향 전압 특성을 개선함으로써 한층 더 높은 효율 향상을 기대할 수 있습니다. 그리고 서지 전류 내량은 2배 이상 향상되어, 예상치 못한 이상 상태 등에 대한 안전 마진을 높일 수 있습니다.

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-SCS3 시리즈의 라인업을 소개하여 주십시오.

발표 당시의 라인업은 6A~10A, TO-220ACP 패키지로 3종류였지만, 현재는 28개 제품을 구비하고 있습니다. through-hole 타입의 TO-220ACP와 더불어 TO-220FM, 면실장 타입의 TO-263AB를 구비하여 실장 방법이나 스페이스에 따라 패키지 선택이 가능합니다.

제3세대 쇼트키 배리어 다이오드 라인업 보기

제3세대 제품과 더불어 제2세대 제품도 지속적으로 라인업을 확충하고 있습니다. 자세한 사항은 로옴 홈페이지를 참조하시어, 사용 조건이나 요구 사양에 따라 선택하여 주십시오.

-SiC-SBD의 기본적 내용을 포함하여, 제3세대 제품까지의 진화 과정을 잘 이해할 수 있었습니다. 감사합니다.

※본 기사는 2017년 7월 시점의 내용입니다.

제3세대 SiC 쇼트키 배리어 다이오드 : SCS3 시리즈

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