Siショットキ一バリアダイオードを集積化したGaNトランジスタによるDC-DCコンバータの高効率動作

摘要

低電圧DC-DCコンバータ用途として、Siショットキ一バリアダイオード(SBD)を集積化したノーマリオフGaNトランジスタを提案した。AlGaN/GaNヘテロ接合を結晶成長するSi基板内にSBDを形成し、これを同Si基板上に形成したノー マリオフ方GaN-GIT (Gate Injection Transistor)とビアホールを介して接続した。Si-SBDは、GaN-GITのダイォードモードよりも低い順方向電圧を有するため、DC-DCコンバータにおけるロー サイド側トランジスタ側に流れる還流電流が原因で生じるデッドタイム損失を低減することが出来る。GaN-GITのグート長を0.5μmと短縮し、さらにSi-SBDを集積化したデバイスを作製し、これをDC-DCコンバータに適用した。この結果12Vを1.3VにDC変換した場合、2MHzにおいて89%の高効率動作を実現した。%We present a novel GaN-based normally-off transistor with an integrated Si Schottky barrier diode (SBD) for low voltage DC-DC converters. The integrated SBD is formed by the Si substrate for the epitaxial growth of AlGaN/GaN hetero-structure, which is connected to the normally-off GaN Gate Injection Transistor (GIT) over it with via-holes. The diode can flow the reverse current in the conversion operation with lower forward voltage than that of the lateral GaN transistor enabling lower operating loss. A DC-DC converter for the conversion from 12V down to 1.3V using the integrated devices with the reduced gate length down to 0.5μm exhibits a high peak efficiency of 89% at 2MHz demonstrating the promising potential of GaN devices for the application.