2016年的功率半導體，SiC用於燃料電池車和新幹線

一yi到dao年nian底di，日ri經jing技ji術shu在zai線xian就jiu會hui刊kan登deng各ge領ling域yu回hui顧gu一yi年nian技ji術shu動dong向xiang的de特te輯ji。最zui近jin幾ji年nian
，筆bi者zhe一yi直zhi負fu責ze彙hui總zong功gong率lv半ban導dao體ti領ling域yu的de話hua題ti，本ben文wen就jiu稍shao早zao介jie紹shao一yi下xia2016年該領域的相關內容。

首先說一下新一代功率半導體SiC（碳化矽）。2014年豐田宣布，將從2015年開始對驅動係統采用SiC功率元件的試製車（混合動力車）進行公路測試，並力爭在2020年之前用於量產車。由此
，SiC功率元件擴大到車載用途馬上就帶上了現實的味道。

關注SiC的並非隻有豐田。本田及日產等也將SiC功率元件的應用納入視野

，不斷研發。其中


，本田在2016年3月上市的燃料電池車（FCV）“CLARITY FUEL CELL”中配備了SiC功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian)，這(zhe)是(shi)首(shou)次(ci)在(zai)該(gai)公(gong)司(si)的(de)量(liang)產(chan)車(che)上(shang)配(pei)備(bei)。為(wei)了(le)讓(rang)較(jiao)小(xiao)的(de)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)堆(dui)也(ye)能(neng)提(ti)高(gao)電(dian)機(ji)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)，該(gai)公(gong)司(si)對(dui)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)堆(dui)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)了(le)升(sheng)壓(ya)。這(zhe)種(zhong)升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)采(cai)用(yong)了(le)SiC功率元件。與原來采用Si功率元件時相比，燃料電池升壓轉換器的體積縮小了40％。

在早就采用SiC功率元件的鐵路領域
，2016年發布了一個重大新聞。東海旅客鐵道（JR東海）宣布
，將在2020年度起由東海道新幹線運營的新一代新幹線“N700S”上采用SiC功率元件
，目的是實現驅動係統的小型輕量化。比如，將電機控製裝置“CI（Converter Inverter）的重量降到了現有N700係的約2/3。

解決新材料的長年課題

除了SiC之外，“氧化镓”（Ga₂O₃）的開發也在2016年取得了進展。與SiC和GaN相比
，氧化镓能以較低的成本製作出高耐壓、低損耗的功率元件
，因此近幾年備受關注。不過，氧化镓此前存在很難實現優質p型層的課題。初創企業FLOSFIA和京都大學（工學係研究科教授藤田靜雄和該科助教金子健太郎等）的研究小組為解決這個“長年課題”開辟了道路。

該小組研究的是具有“剛玉型”晶體結構的“α型”氧化镓。利用與α型氧化镓一樣具有剛玉型結構的氧化銥（Ir2O3）實現了p型層。這樣一來，可以利用n型氧化镓和p型氧化銥製作出功率MOSFET。