プリンターや複写機をはじめとするＯＡ機器の電源や各種電源アダプターなど、あらゆる電化製品の電源回路の２次側スイッチング素子として用いられるダイオードへの特性向上の要求が高まってきている。その背景として、近年の電源回路構成の改善で電源セット効率がますます向上し、回路上の整流素子の一つであるダイオードの損失が電源効率全体の約３０％以上を占めるとの報告もなされていることがあげられ、こうした理由からダイオード単体の特性向上が急務となっている。
このたびロームはショットキー・バリア・ダイオード（以下、ＳＢＤ）に対して新しい高耐圧技術を確立し、新しいラインアップを完成した（写真）。本稿ではこれまでのダイオードの課題と新しいダイオードの特性について紹介していく。

クリックしてください。
	200V高耐圧ショットキー・バリア・ダイオード

　ダイオードの損失については、大きく２つに分けることができる。それは、順方向の電圧効果の損失と、逆方向電圧印加時の漏れ電流の損失である。特にダイオードでは、順方向損失が定格で約１．０Ｖとなり、電源出力の大きいセットに用いられるパワーダイオードの場合では、仮に１０％のＶＦの低減が可能になれば、それ自体で電源の効率を改善できると考えられている。
ここで問題となっている順方向損失を低減させる方法として、Ｓｉとバリア金属との接合で特性を出すＳＢＤを用いることによって、順方向損失を一気に削減することができるということはあまりにも一般的だが、出力電圧が２０Ｖ以上になる電源セットに使用される２次側整流ダイオードは、製品の耐圧が１００Ｖ以上必要になる。従来の技術ではＰＮ接合で特性をとるファスト・リカバリ・ダイオード（以下、ＦＲＤ）に対して、ＳＢＤのＶＦの優位性がなくなるという現象があり、これまでは高耐圧領域において低ＶＦのＳＢＤのメリットを享受できなかったのである。
ダイオード市場として、一般的な市場ラインアップを示す（図１）。この図が示すように、特性上ＶＲ＝１００Ｖを境に約１００Ｖ以下の低耐圧品をＳＢＤ、約２００Ｖ以上の高耐圧品をＦＲＤというように区分されていることがわかる。
なぜこのような耐圧による製品区分が起こるかというと、先ほど述べたＳＢＤの優位性に原因があり、ＶＦの低減効果がＳＢＤを高耐圧化するに伴い現れなくなる。
図２にＳＢＤとＦＲＤの製品耐圧とＶＦの関係を示す。
このグラフによると、低耐圧ではＳＢＤの方が圧倒的にＶＦが低くなるが、耐圧が大きくなるとＶＦ値がＦＲＤと逆転してしまう。具体的にいうと、およそ１５０Ｖ付近でＳＢＤとＦＲＤのＶＦ特性が逆転してしまう現象がおこる。

クリックしてください。			クリックしてください。
	ダイオードの市場			ダイオードの耐圧とVFの関係

　このＳＢＤの高耐圧化に伴うＶＦの増大の要因についてさらに深く検証をおこなう。図３に一般的なＦＲＤとＳＢＤの断面構造を示す。
この図で示すように、Ｐの拡散層によってダイオードは耐圧をとる。したがって、素子全体に拡散層を持つＦＲＤに対して、素子の基本的特性をＳｉ−メタル界面でとるＳＢＤはガードリング層という素子の一部において耐圧特性をとる構造になっている。一般に素子の耐圧を上げようとすると、この拡散層とその下の高抵抗のエピタキシャル層は厚くなっていき、その結果、素子の順方向損失に影響している直列抵抗成分が高耐圧になればなるほど、ＳＢＤの方がＦＲＤよりも大きくなり、１５０Ｖの耐圧を境にＶＦが逆転する。

クリックしてください。
	SBDとFRDの断面構造

　ロームはこれまで携帯電話、ノートＰＣなどの電源回路部向けに耐圧５０Ｖ以下のＳＢＤをシリーズし、世界トップクラスのシェアを確保してきた。このたび、ＳＢＤの高耐圧化における直列抵抗の増大によるＶＦの劣化に対して、ロームは今回新しい材料工程における適切な作りこみ方法を発見し、それらを実現する新たな製造技術を開発。トレードオフの関係にある高耐圧化と低ＶＦ化の両立を実現することが可能となった。
具体的な特性として、従来の２００ＶのＦＲＤと比較してＶＦを約１００ｍＶ抑えた（図４）。また、多数キャリアによって特性を得るＳＢＤでの高耐圧化に成功したことにより、少数キャリアのやりとりで特性をとる従来のＦＲＤと比較してｔｒｒの温度依存性がなくなり（図５）、実機での使用においてダイオードが発熱した場合、スイッチング特性においてＳＢＤの優位性がさらに保たれる結果となった。
また、今回開発した定格２０Ａ／２００ＶのＳＢＤ「ＲＢ２１５Ｔ２００」を用いて同じ定格である２０Ａ／２００ＶのＦＲＤを実際に電源セットに実装し効率を評価したところ、セット自体の効率がＦＲＤからＳＢＤに置き換えるだけで約０．５％向上した（図６）。
今回、１〜３０Ａの２００Ｖクラスのダイオードをリリースすることにより、従来２００ＶのＦＲＤを使用している電源において、さらなる効率の改善に貢献できる。

	クリックしてください。			クリックしてください。			クリックしてください。
		200VSBDのVF-IF特性			trrの温度依存性			200VSBDの効率評価

　ロームは小信号市場で培ってきた独自の設計技術、デバイス技術、自社開発による生産技術などと、今回新たに開発した技術を応用することによって、２００Ｖ高耐圧ＳＢＤの開発に成功した。今後、今までＦＲＤの市場であった３００Ｖ、４００Ｖ耐圧クラスのダイオードを特性の優れたＳＢＤの開発に取り組んでいく予定である。
今後もセットの小型化、省エネ化といったユーザニーズを対応した商品開発を推し進め、ユーザの期待と信頼に応えていく方針である。