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차세대 파워일렉트로닉스 파워디바이스 실장기술

전문가 제언: ○ 파워일렉트로닉스는 넓은 의미에서 대용량 전력을 획득할 목적으로 전자현상을 이용하는 소자나 기기?시스템과 이것과 관련된 기술전반을 통칭한다. 사이리스터(Thyrister), 파워트랜지스터(Power Transistor), GTO(Gate Turnoff Thyrister) 등 대전력을 제어하는 소자나 이들을 이용하는 중전기기, 공장제어기기 등과 이들에 관련된 기술을 말한다.

○ 현재 사회는 전력에너지가 중요한 비율을 점유하며 증가일로에 있기 때문에 전력 이용효율을 향상시키는 연구가 계속적으로 진행되고 있다. 전력의 다양한 이용목적에 따라서 전력형태를 고효율로 변환 제어하는 기술에 기반이 되는 것이 파워트랜지스터나 다이오드를 시작으로 하는 파워일렉트로닉스이다. 이것들을 응용한 스위칭전원이나 인버터 등의 개발이 진전되어 EV, HEV나 산업, 전철용 모터 등 부하기기로부터 전력기간계통 변환기기에 이르기까지 광범위한 영역에서 응용되고 있다.

○ 탄화규소(SiC)는 강한 공유결합 물질로서 다른 세라믹재료에 비하여 열전도율과 경도가 높고, 내산화성, 내마모성, 내식성, 고온 안전성 및 열충격 저항성이 우수하다. 이와 같이 여러 가지 물성이 우수하여 공업로 등의 고온용 부재나 펌프의 내마모 재료로 적용이 확대되고 있다. 근년에는 SiC의 저팽창성, 고열 응답성, 경량?고강성 특징을 이용하여 대형화가 진행되고 있는 반도체?액정제조 장비용 부재에 수요가 급증하고 있다. 또한 파워일렉트로닉스 반도체 소자재료로 주목을 받고 있다.

○ 고성능 일렉트로닉스용 웨이퍼재료인 SiC는 Si의 약 10배의 절연파괴 전계값으로 인하여 on 동작 시에 도전통과 저항을 저감시킬 수 있기 때문에 결과적으로 저손실화가 실현된다. 또한 약 3.0eV에 이르는 커다란 밴드-갭이 있기 때문에 SiC 파워디바이스는 실장부분을 개선할 경우 원리적으로 500℃에 이르는 고온환경 하에서도 디바이스 동작이 가능한 것으로 인하여 시스템의 냉각장치 간략화에 의하여 큰 폭으로 소형화 될 것으로 기대되고 있다.

저자: Takahashi Akio
자료유형: 학술정보