光アイソレーション差動プローブ　MICSIG　MOIPシリーズ

PSJGaNデバイスとは、分極超接合（Polarization Super-Junction: PSJ）構造を採用した窒化ガリウム（GaN）パワー半導体デバイスです。この特殊な構造により、従来の横型GaNデバイスでは難しかった**超高耐圧領域（数kV級）**への適用が可能となり、高い効率と高速性を両立させます。

GaNの強みである高速スイッチング特性を維持しつつ、特にEV、再生可能エネルギー、産業機器などで求められる高電圧・大電流用途への応用が期待されています。

PSJGaNデバイスの構造と高耐圧化のメカニズム

PSJGaNデバイスは、主にドレイン耐圧の向上を目的として、GaNデバイスの主要な部分であるドリフト層に工夫を凝らしています。

1. 構造の核心：分極超接合（PSJ）

• 従来のGaN: 一般的な横型GaNデバイス（HEMTなど）は、ドレイン電極とゲート電極間の距離を長くすることで耐圧を稼ぎますが、これはオン抵抗の増加につながります。

• PSJ構造: PSJは、GaNの持つ自発分極と圧電分極の特性を利用して、p型とn型の層を交互に垂直に積層した構造です（超接合構造）。

2. 高耐圧化のメカニズム

• 電界の分散:p層とn層を交互に配置することで、デバイスに高電圧（ドレイン電圧）がかかった際、ドリフト領域全体の電界が均一に分散されます。これにより、特定の箇所への電界集中を防ぎ、絶縁破壊（ブレークダウン）耐量を劇的に向上させます。

• 耐圧の比例性: PSJ構造の長さ(PSJ長）を長くするほど、電界を分散させる距離が伸び、**耐圧も比例して増加**します。研究では、PSJ長が 100μｍ程度で6000 Vを超える耐圧が確認されており、超高耐圧化への道を開いています。

PSJGaNデバイスのメリット

PSJ構造は、GaNデバイスが本来持つメリットを、高耐圧領域でも実現させます。