以人工鑽石開發出耐高溫/高壓的功率半導體

 

刊登日期:2015/3/11
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早稻田大學的川原田洋教授等人所組成的研發團隊,利用人工合成的鑽石開發出可耐高溫、高壓的功率半導體。相較於既有的矽膠製產品只能承受 200℃,而且需冷卻裝置以防迴路破損、甚至爆走,新的功率半導體最高溫度可耐 400℃,最高電壓可耐 1,600V。該研究目前尚在起步階段,但可望超越碳化矽、氮化鎵等競爭材料。

電車及電動汽車等的馬達中裝有逆變器( Inverter ),逆變器中使用了功率半導體來控制電流迅速開關及馬達的轉速等。而開/關時必須要放行/阻擋電流,因此該零件需要可承受高壓的材料。鑽石對熱及電的傳導極佳,且可承受高溫,是相當理想的功率半導體材料,但實際製作起來卻有困難。

研究人員針對將鑽石膜與不導電的絕緣膜一層一層堆疊的工程,進行原料改良及溫度管理,提升了鑽石與絕緣體接觸面的性質,成功使開啟時的可耐溫度提升到 400℃,可耐電壓提升到 1,600V,通過電流約 100mA。由於鑽石的優異性能,可在低耗損的前提下轉換電力,可望大幅提升功率半導體的省能功能。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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