CMOS-teknologien har i efterhånden mange år været uddateret i forhold til de mest højeffektive power-komponenter, og det har fået en række af såvel store som specialiserede producenter af effektkomponenter til at kigge i retning af nye substrater og teknologier, som har omfattet safir, galliumnitrid og siliciumcarbid. Især de to sidstnævnte har vist sig at være både populære og brugbare teknologier, og en virksomhed som USCi – United Silicon Carbide inc. – har i høj grad formået at løfte SiC-teknologien ud af laboratoriets børneværelse og ind i den kommercielle virkelighed i øvrigt teknologisk foran nogle af de helt tunge halvlederproducenter fra Tyskland og USA.
Trods sin unge alder – eller måske netop derfor – har USCi formået at skabe en procesteknologi, der bryder med de tabsgivende MOSFET-teknologier, man normalt forbinder med switchede komponenter. USCi’s JFET-transistorer gør nemlig op med det ”sidelæns” flow, som fingrene i MOSFET’ernes processtruktur giver. I stedet er USCi’s JFET’er bygget op omkring et lateralt flow, der giver elektronerne den korteste vej igennem de epitaksiale lag.
Den nævnte substratteknologi blev i 90’erne udviklet og forfinet på flere af de ledende amerikanske universiteter netop med det formål at evaluere substrater, som ville kunne give betydeligt lavere tab end tilsvarende CMOS-effektkomponenter. Det har USCi realiseret med JFETs, der ikke kun på grund af arkitekturen har en ekstremt lav RDS(on), men også en lavere ringning, hvad der absolut er en kvalitet, når komponenten slukkes.
Den lavere on-modstand i USCi’s JFETs har samtidigt den spændende bivirkning, at den lineære forvrængning bliver betydeligt lavere, og derfor er USCi’s JFET-transistorer ikke kun et fint valg til switchede strømforsyninger, men også til audioapplikationer, hvor de bidrager til en meget ren lyd. Når man taler om forsyningsformål har USCi’s JFETs desuden den fordel, at de fungerer som ”normally on”, hvormed man kan undgå latch-up af strømforsyninger.
Som udgangspunkt er SiC-teknologien rasende dyr, men det er lykkedes USCi at få prisen ned på et niveau, hvor virksomheden er i stand til at konkurrere mod de store halvlederproducenter på såvel et teknologisk som økonomisk sundt fundament. Samtidigt er ydelsen potentielt i SiC-komponenterne nærmest ubegrænset, men kapslingen begrænser ydelsen, ikke mindst i termisk forstand. Ved stigende temperaturer er det normalt plasthuset, der smelter først, men metalhuse øger temperaturydelsen. Og laboratorieforsøg med SiC JFET-komponenter har vist, at komponenterne holder op til 400°C, hvor wirebondingen svigter.
I den forbindelse er det netop en fordel, at USCi er en lille, specialiseret virksomhed, der gennem sine distributører kan komme tæt på kunderne. Det er nemlig muligt at specificere de ønskede komponenter som bare-dies eller kapslede løsninger afhængigt af behov og kvantum.
Trafomo A/S, Danmark
Tlf.: 44 74 91 32
