GaN電力変換技術 – ダイナミックマップ

出版：株式会社ネオテクノロジー　出版年月：2022年6月

GaN電力変換技術

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ネオテクノロジー「GaN電力変換技術」はGaN（窒化ガリウム）を用いた電力変換技術に注目し、関連特許情報を提供します。

当レポートはネオテクノロジーのダイナミックマップシリーズに属するレポートです。ダイナミックマップはオンライン上で関連特許情報を提供し、検索・閲覧可能も可能なオンラインデータベースです。詳細はこちらをご参照ください。

当レポートについて

GaN（窒化ガリウム）を用いた電力用トランジスタは、同じワイドバンドギャップ半導体のSiC（炭化珪素）よりも高速なスイッチングが可能です。GaNパワー半導体デバイスとZVS（ゼロ電圧スイッチング）などの回路技術を組合せることにより電源回路を高効率化、低ノイズ化でき、パワートランスやインダクタ、入力フィルタなどの重量の重い受動部品も小型・軽量になります。
また、これまでの横型GaNパワー半導体に対して、縦型GaNパワー半導体は特に大電流化が実現できます。

次世代GaNパワー半導体の研究開発では、回路技術と一体に取り組むデバイス技術が重要です。

今後、小型化・高効率化が求められるPC用アダプタ、データセンター用サーバ、マイクロインバータ、車載充電器などの分野で、GaNパワー半導体デバイスの市場に着目しました。

本書は、GaN電力変換技術に関する最近の特許情報を、技術と企業の動向探りとし調査しました。

■本書

本書では、市場規模が大きな電力変換分野で用途拡大を図るパワーデバイス技術の最近の動きを、電力変換回路にGaNトランジスタを用いる回路側の技術観点と、電力用パワーデバイスの高電流密度化や高耐圧化などのパワーデバイス側の技術観点の両方から、特許情報を調査しました。

【調査対象技術】

発明の特徴としてGaNを特定し、GaNならではの機能を特徴付けしている発明を取り上げました。

・高周波スイッチング動作よる損失を低減するための技術

・過電圧に対する保護や故障時に動作を継続するための技術

・ノーマリオン特性に対してゲート駆動方法を改善するための技術

・集積化により小型化、低ノイズ化するための技術

など、を調査の対象としました。

【調査対象とした期間】

2022年5月26日時点で権利が生きている登録特許と、特許庁係属中の国内公開特許を対象としました。なお実用新案は除きました。

1254件を調査、996件を抽出し、7つの技術分類に整理しました。

目次

【技術分類】

• 損失低減

出力容量の増大による高周波動作時の損失増加の抑制など、損失低減に関する技術

• 保護・安全機能

アバランシェ性能を持たないことに対する過電圧保護機能やトランジスタは介護も継続動作する機能などに関する技術

• ゲート駆動回路

ノーマリオン型トランジスタをノーマリオフ駆動するなど、ゲート駆動回路に関する技術

• 半導体モジュール

ブリッジ回路の上アームと下アームのスイッチ素子やドライバを集積化した半導体モジュールに関する技術

• その他

GaNパワー半導体のデバイス構造や製造工程に関する技術など、上記の分類（Ａ～Ｄ）に属さないGaNパワー半導体素子に関する技術

• 参考情報１

上記分類には該当しないが、ノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報等

GaNに限らず、ワイドバンドギャップ半導体（SiC、GaN、酸化ガリウム、ダイヤモンドなど）を用いることを特徴にしている特許情報

• 参考情報２

上記分類には該当しないが、ノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報等

ワイドバンドギャップ半導体を用いてもよいと明細書に記載している発明を含みます（いわゆる拡張記載など）