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ETRI, 고전압·전력 버티는 '힘센 반도체' 개발

2019-05-15기사 편집 2019-05-15 17:11:17

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첨부사진1ETRI 연구진이 개발한 산화갈륨 전력반도체 모스펫(MOSFET) 모습 사진=ETRI 제공

한국전자통신연구원(ETRI)이 세계 최고의 전압에 견디는 전력반도체를 개발하는 데 성공했다. 이 반도체는 고전압·고전력이 요구되는 전자제품에 내장돼 효율성을 높일 것으로 전망된다.

ETRI는 산화갈륨(Ga2O3)을 이용해 최대 2320V를 견뎌내는 전력 반도체 트랜지스터 '모스펫(MOSFET)'을 개발했다고 15일 밝혔다.

산화갈륨은 실리콘(Si), 질화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC)와 같은 반도체 물질이다. 기존 반도체 소재들보다 고온·고전압에서도 반도체 성질을 유지, 칩 소형화와 고효율화가 가능하다. 또 저비용으로 대형 고전력 소자 제작이 가능, 차세대 전력반도체 소자로 부상 중이다.

이번 성과는 기존 전력반도체소자와 달리 '산화갈륨'을 이용한다는 점이 차별점이다. ETRI 연구진은 채널 및 전극 디자인, 반절연체 기판의 사용, 공정 및 소자구조 설계기술 채택 등을 통해 기존 최고 전압 수준 대비 최소 25% 높은 2320V 산화갈륨 전력반도체 소자기술을 개발했다. 기존 미국 버팔로대학 1850V급 전력소자 대비 저항을 50% 수준으로 낮췄고 항복전압도 25% 높이는 산화갈륨 트랜지스터를 구현했다.

이 기술은 향후 초고압직류송전(HVDC) 변환설비나 태양광, 풍력발전을 비롯한 신재생 에너지 산업에 활용될 것으로 기대를 모은다. 또 전기차 등 차세대 자동차는 물론 가전제품 산업에서도 활용이 가능하다.

문재경 ETRI RF/전력부품연구그룹 박사는 "향후 세계 최초로 산화갈륨 전력반도체의 상용화를 목표로 고전압·대전류용 대면적 소자 기술개발 연구를 추가적으로 진행할 예정"이라고 말했다.

연구진은 이번에 개발한 트랜지스터의 구조, 소자설계, 제조공정기술 등에 대해 전력반도체칩 생산회사와 전력변환모듈 생산업체 등에 기술이전 할 계획이다. 주재현 기자





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첨부사진2ETRI 연구진이 개발한 산화갈륨 전력반도체 모스펫(MOSFET)의 측정을 위한 셋업 모습. 왼쪽부터 장우진 책임연구원, 문재경 책임연구원. 사진=ETRI 제공

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