ニュース： マイクロエレクトロニクス
28年2023月XNUMX日
バンガロールのインド科学研究所 (IISc) は、完全国産の窒化ガリウム (GaN) パワー スイッチと称するものを開発しました。このスイッチは、電気自動車やラップトップの電力変換器などのシステムや無線通信に応用できる可能性があります (ベイビー) R、Mandal M、Roy SK、Bardhan A、Muralidharan R、Basu K、Raghavan S、Nath DN、「8A、200V ノーマリーオフ カスコード GaN-on-Si HEMT: エピタキシーからダブル パルス テストまで」、マイクロエレクトロニクス エンジニアリング (2023) ））。 材料の成長からデバイスの製造、パッケージングに至るまで、スイッチを作成するプロセス全体は、IISc のナノ科学工学センター (CeNSE) で社内開発されました。
写真: IISc の CeNSE で開発された、パワー トランジスタを備えた XNUMX インチの GaN オンシリコン ウェーハ (写真: Ashutosh Vishwakarma)。
「材料とデバイスは輸入が厳しく制限されています…インドではまだ商業規模での窒化ガリウムウェーハの生産能力がありません」と、論文の責任著者であるCeNSE准教授のディグビジョイ・ナス氏は指摘する。 「これらのデバイスの製造ノウハウも厳重に守られた秘密であり、関連するプロセスの詳細について発表された研究はほとんどありません」と彼は付け加えた。
GaN パワースイッチを設計するために、IISc チームは、CeNSE 教授 Srinivasan Raghavan の研究室の研究者によって XNUMX 年以上かけて開発され、最適化された有機金属化学蒸着 (MOCVD) 技術を使用しました。 研究チームは、電気工学科のカウシク・バス准教授と彼の研究室の支援を受けて、これらのトランジスタを使用した電気回路を作製し、そのスイッチング性能をテストした。
GaN トランジスタは通常、デプレッション モードで動作します。オフにするために負の電圧が印加されない限り、通常はオンです。 しかし、充電器やアダプタで使用される電源スイッチは、エンハンスメント モードでは逆に動作する必要があります。つまり、通常はオフで電流は流れず、正の電圧が印加された場合にのみオンになります。 これを達成するために、研究チームはGaNトランジスタと市販のシリコントランジスタを組み合わせて、デバイスを常時オフに保ちました。
写真：左から右へ：スリニヴァサン・ラガヴァン、マニッシュ・マンダル、リホ・ベイビー、カウシク・バス、ディグビジョイ・N・ナス（写真：アシュトーシュ・ヴィシュワカルマ）。
「デバイスのパッケージングも独自に開発されました」と、論文の筆頭著者である CeNSE 博士課程学生の Rijo Baby 氏は説明します。 パッケージングとテストの後、チームはデバイスの性能が市販の最先端のスイッチに匹敵し、オンとオフの動作間のスイッチング時間が約 50ns であることを発見しました。
研究者らは今後、高電流で動作できるようにデバイスの寸法を拡大する計画を立てている。 また、電圧を昇圧または降圧できる電力コンバータの設計も計画しています。
「インドの戦略的組織を見ると、GaN トランジスタの調達に苦労しています。一定の数量または電力/周波数定格を超えて輸入することは不可能です」と Nath 氏は指摘します。 「これは本質的に、独自のGaN技術開発のデモンストレーションです。」
この研究は、NNETRA を通じて MeitY & DST Nano Mission、NIEIN を通じて MoE (MHRD)、および SCL/ISRO を通じて資金提供されています。
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- 情報源： https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/sep/iisc-280923.shtml
