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2018.03.30 Si 파워 디바이스

서론

서론

최근 「파워 디바이스」 또는 「파워 반도체」라는 표현으로 대전력을 저손실로 취급하기 위한 다이오드 및 트랜지스터와 같은 디스크리트 (개별 반도체) 부품이 주목을 받고 있습니다. 그 이유는 세계 공통 과제인 「에너지 절약화」와 「소형화」에 대응하기 위해, 한층 더 고효율의 고성능 파워 디바이스가 필수이기 때문입니다.

그런데, 「파워 디바이스」란, 구체적으로 어떤 정의에 기초하는 분류일까요? 아마도 명확한 분류는 없으리라 생각합니다. 이미지 상으로는 고전압 고전력의 AC/DC 변환 및 전력 전환을 목적으로 한 다이오드 및 MOSFET, 그리고 전원의 출력단으로서 모듈화된 파워 모듈 등이 해당될 것으로 생각합니다.

여기에서는, 기존의 실리콘 반도체를 베이스로 한 「실리콘 (Si) 파워 디바이스」와, Si 반도체에 비해 손실 저감 및 고온 환경에서의 동작 특성이 우수하여 차세대 저손실 소자로서 기대를 모으고 있는 「실리콘 카바이드 (SiC) 파워 디바이스」로 나누어 설명하고자 합니다. 파워 디바이스라고 하면 SiC와 같은 새로운 재료에 주목하는 것은 당연하지만, 현재 폭넓은 시장과 어플리케이션을 커버하고 있는 Si 파워 디바이스의 성능도 대폭 향상되고 있습니다. 현실적으로는 용도 및 사양에 따라 최적의 파워 디바이스를 이용하는 것이기 때문에, 비교적 넓은 의미에서의 파워 디바이스를 커버하고자 합니다.

Si 파워 디바이스

Si 파워 다바이스에 대해서는 크게 하기의 4가지 내용으로 나누어 설명하겠습니다.

  1. Si 다이오드
    • 분류와 특성
    • 쇼트키 배리어 다이오드
    • 패스트 리커버리 다이오드
  2. Si 트랜지스터
    • 분류와 특성
    • 고내압 MOSFET
  3. 트랜지스터의 선택 방법
    • 선택 순서
    • SOA, 정격, 온도
  4. 특징을 활용한 어플리케이션 사례

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Si 다이오드와 MOSFET에는 매우 많은 종류가 있으며, 내압 및 전류에 따라서도 폭넓은 제품이 있습니다. 그 중에서 주로 전원 용도를 염두에 두고, Si 다이오드는 쇼트키 배리어 다이오드와 패스트 리커버리 다이오드, MOSFET는 고내압 Super Junction MOSFET를 중심으로 설명하겠습니다.

또한, 요구 사양에 따라 트랜지스터를 선택할 때의 순서와 판단 방법에 대한 설명, 다이오드 및 트랜지스터가 지닌 특성 및 특징을 이용한 어플리케이션 사례를 소개할 예정입니다.

각각에 기초적인 내용을 바탕으로 설명하겠습니다. 수십 W의 전원일 경우, 파워 디바이스를 내장하고 있으므로, 개별적으로 MOSFET를 선택하거나 동작을 확인하는 경우는 줄어들고 있습니다. 그러나, 대전력 회로에서는 디스크리트 부품을 자유자재로 완벽하게 구사하는 것이 중요합니다. 이번 내용이 다이오드 및 트랜지스터의 특성과 규격치를 재차 확인하고, 최신 Si 파워 디바이스의 특징 및 성능을 숙지할 수 있는 기회가 되기를 바랍니다.

키 포인트

・최신 Si 파워 디바이스의 특성 및 특징을 이해하여, Si 파워 디바이스의 적용 범위를 확대한다.

・요구 사양에 따라 기존의 Si 반도체와 SiC와 같은 새로운 파워 디바이스를 구별하여 사용한다.

실리콘 파워 디바이스의 특징을 활용한 어플리케이션 사례