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HOMEエネルギーパワーエレクトロニクスSiC MOSFETに迫る低損失モジュールの開発 > 新型IGBTとSiCダイオードで「フルSiC」並みの低損失

SiC MOSFETに迫る低損失モジュールの開発

新型IGBTとSiCダイオードで「フルSiC」並みの低損失

SiC MOSFETに迫る低損失モジュールの開発(その2)

  • 森 睦宏=日立製作所 研究開発グループ
  • 2017/11/27 05:00
  • 1/7ページ

 (前回はこちら

  IGBTは一般に、「オン電圧の低減」と「ターンオフ損失の削減」の間にトレードオフの関係がある(図10)。これまでIGBTでは、前回紹介した「サイドゲート構造」やコレクタ側の注入構造の改良、IGBTチップの厚さを耐電圧(定格電圧)の限界まで薄くすることで、このトレードオフを改善してきた。だが、これらの方法だけでは、トレードオフ改善に限界が見えつつある。そこで、「モード制御」というIGBTの新しい制御法を開発することにした。エミッター側の蓄積電荷量をターンオフ直前に減らし、ターンオフ損失をより一層低減することで、トレーオフをもう一段、改善する制御法である。

オン電圧とターンオフ損失の関係
図10
オン電圧とターンオフ損失のトレードオフ関係と、モード制御の提案
[画像のクリックで拡大表示]

 モード制御を可能とするために、サイドゲート構造を踏襲しつつ、サイドゲートを2つに分け、「デュアルサイドゲート構造」とした(図11)。具体的には、「コントロールゲート(Gc)」と「スイッチングゲート(Gs)」を設けた。このGcとGsを、時間差を設けて駆動する。これより、1つのゲートで駆動する「シングルゲート駆動」のサイドゲート構造を採用したIGBT(以下、サイドゲートIGBT)に比べて、オン電圧の低減とターンオフ損失の削減のトレードオフを改善した。

デュアルサイドゲート構造について
図11
サイドゲートを2つに分けた「デュアルサイドゲート構造」
[画像のクリックで拡大表示]

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