在日前举行的“第53届应用物理学相关联合演讲会”的研讨会《加快能源器件革新，实现可持续发展》上，丰田汽车车辆技术本部第3电子技术部第32电子室长栉田知义登台发表了演讲，公布了专为以“先驱（prius）”为代表的混合动力车自产的igbt（绝缘栅双极晶体管）的实现技术及其发展方向。
面向混合动力车的半导体元器件分为4大类，包括：
1igbt（绝缘栅双极晶体管）、功率mos、电源供应ic等功率元器件、
2面向abs（防抱死系统）的ic等功率元器件以后的车载元器件、
3高频率ic及dsp等面向信息处理及通信的元器件、
4模拟ic及存储器等其它元器件。丰田表示：“本公司拥有自产上述所有元器件的技术”。其中，igbt是马达控制不可或缺的关键元器件。
该公司自产的igbt方面，配备在最新一代“先驱”上的产品对栅极长度进行了1μm以下的微细化，芯片面积减小到了100mm2以下。具有两大特点。第一是在芯片上配备了温度传感器及电流传感器。凭借这一措施，可以防止因过热及过电流导致元器件发生故障，从而实现了在面向车载时要求达到的高可靠性。元器件的寿命按时间换算在10年以下，而按行驶距离换算则超过100,000km。虽然此前就有其它公司在芯片上配备温度传感器及电流传感器的先例，不过该公司的igbt首次将两者集成在了1枚芯片上。
第二个特点是：为了减少导通时的电力损失，在制造工序上下了一番功夫。igbt在导通时容易在集电极附近残留电子及空穴，这样便会加大导通电阻，从而使能源损失增加。该公司通过在集电极附近设置利用电子与空穴重新结合而消失的层（再结合层），抑制了损失的增大。再结合层通过在高能源he离子注入硅底板后，在电极周围的硅结晶产生大量缺陷来形成。该技术利用了在缺陷部分容易产生重新结合的特性。
为了进一步减少导通损失，该公司今后打算阶段性地导入以下三项技术：
1减小耐电压部分的厚度，在减小耐电压部分的厚度方面，通过将厚度减小至目前为数百μm的一半以下来降低导通电阻；
2导入超级连接（superjunction，sj）构造，sj构造通过添加杂质使在发射集周围形成的空乏层延伸至集电极附近来降低导通电阻；
3导入碳化硅（sic）等新材料，碳化硅与现有igbt使用的硅相比，由于绝缘击穿电场强度大、可减小耐电压部分的厚度，因此有助于降低导通电阻。
在1-3中，1和2已经由德国英飞凌科技（infineontechnologiesag）等元器件厂商实现了面向民用设备的实用化。与民用设备相比，丰田设想在3～4年以内面向技术门槛较高的混合动力车实现1和2的实用化。而3则还没有实用案例。丰田表示：“从目前情况来看，如果使用碳化硅，成本要比使用硅高10倍以上。对于将碳化硅导入面向混合动力车的igbt的时间，我们的目标是2010年代初期。”
来源：电子工程专辑
