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日本研發氮化鋁功率半導體,電力損耗降至1/8

2024/02/02

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      日本名古屋大學和旭化成的研究團隊通過研究證實,使用氮化鋁的功率半導體可比碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)大幅降低電力損失。純電動汽車(EV)等配備的功率半導體如果使用氮化鋁,有可能可以延長續航距離。

研究人員製造了氮化鋁材質的pn結二極體(名古屋大學提供)

     

      負責EV等電力轉換的功率半導體目前使用矽、碳化矽及氮化鎵等材料。這些材料在功率半導體通電及反覆打開關閉開關時,電會變為熱而逃逸,因此會産生電力損失。為了延長EV續航距離及擴大利用可再生能源,採用損失更小的材料受到期待。

    

      氮化鋁理論上比矽等的電力損失小,但難以製作元器件,一直沒有被用於實證。功率半導體需要電子流動機制不同的2種半導體,而用氮化鋁難以製造。

  

      此次,研究團隊在旭化成的氮化鋁基板上,用不同於原來的做法製造了2種氮化鋁半導體,結果電子流動順暢。據此構建了「pn結」這種對功率半導體不可或缺的結構。分析性能發現,單純計算可將電力損失降至碳化矽及氮化鎵的八分之一。

  

      名古屋大學的須田淳教授表示:「此次的成果表明氮化鋁的品質良好。希望大約5年後,發佈多種元器件」。

     

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