InGaAs MOSHEMT と GaN-on-Si E-mode MOSHEMT は、それぞれ異なる材料特性に基づき、優れた高周波特性を示します。主な高周波特性は、遮断周波数 () と 最大発振周波数 () で評価されます。
InGaAs MOSHEMT
InGaAsは電子移動度が高く、GaAsやSiと比べて格段に高速なスイッチングが可能です。これにより、高 、高 を実現します。特に、ゲート長を短くすることで、が350 GHz以上、fmaxが550 GHz以上といった、非常に優れた特性が得られています。この特性は、ミリ波やテラヘルツ波帯の通信デバイス、特に超高速トランジスタや低ノイズ増幅器に利用されます。
GaN-on-Si MOSHEMT
GaNは広いバンドギャップを持ち、高い耐圧と出力密度を実現します。GaN-on-Siは、高価なGaN基板の代わりに安価なSi基板を使用することでコストを抑えつつ、GaNの優れた特性を活かします。E-mode（エンハンスメントモード）は、通常ONのD-mode（デプレッションモード）と異なり、ゲート電圧を印加しないとOFFになるため、回路の簡素化や消費電力の低減に貢献します。
GaN-on-Si E-mode MOSHEMTは、InGaAsほど高い電子移動度はないものの、高耐圧、高出力という特長から、マイクロ波帯のパワーアンプや高効率スイッチング電源に広く利用されます。高周波特性としては、数GHzから数十GHz帯で高い性能を発揮し、基地局やレーダーシステムなど、高い出力と信頼性が求められる用途に適しています。
比較のまとめ
特性 | InGaAs MOSHEMT | GaN-on-Si E-mode MOSHEMT |
主な特長 | 高い電子移動度、超高速動作 | 高耐圧、高出力、低コスト |
/ | 非常に高い ( > 350 GHz) | 高い (数GHz〜数十GHz) |
主要用途 | ミリ波/テラヘルツ通信、低ノイズ増幅器 | マイクロ波パワーアンプ、スイッチング電源 |
材料特性 | 格子定数の整合、高速電子 | 広いバンドギャップ、高耐圧 |
利点 | 超高速、高周波性能 | 高出力、高効率、コスト効率 |
InGaAsは速度を極限まで追求する用途、GaN-on-Siは電力と効率が重要な用途にそれぞれ強みを発揮します。
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第11回 パワーデバイスの最新応用例(特にSiCなど次世代パワーデバイスを中心に解説) g) 急速充電 h) ワイヤレス給電
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第12回(シリーズ最終回) SiCパワー半導体の電気自動車EVへの使用例（走行用インバータ、オンボード充電器を一気に解説）
• ⑫SiCパワー半導体の電気自動車EVへの使用例（走行用インバータ、オンボード充電器を...
【本パワエレ基礎コースの目次】
１．パワーエレクトロニクスの基本の基本編 a)パワー半導体デバイスの種類 次世代パワー半導体の理解を目的に分類し特長を解説 (整流ダイオード、バイポーラトランジスタ、MOSFET、IGBT、GTO) b)そもそも電力変換って、何のために、何をしてるの？ ４方式(DCDC、DCAC、ACDC、ACAC)の例を挙げて理解
２．損失の考え方と電力変換の高効率化 a)電力変換とは？その測定例 b)高効率が求められる背景 c)MOSFET損失の簡単な計算例 d)Web回路シミュレーターの活用
３．次世代パワーデバイスの種類と概説 a)Si-IGBTの新構造が続々登場 b)シリコンカーバイド c)窒化ガリウム d)酸化ガリウム e)ダイヤモンド
４．パワーデバイスの最新応用例 （特にSiCなど次世代パワーデバイスを中心に解説） a)PFC回路 b)サーバー、通信 c)太陽光発電 d) 蓄電システム e) ＵＰＳ f)インダクション・ヒーター g)急速充電 h) ワイヤレス給電 i) 電気自動車への利用（オンボード充電器、トラクションモーター）
５. その他(本シリーズ外で動画公開中＋順次新規公開) a)パワーデバイスの市場動向(２，３カ月毎) b)パワーMOSFETの高性能を引き出す設計例 c)新興アプリケーション紹介
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出典：SiCパワー半導体推進部
