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» 2017年09月25日 09時30分 公開

独自のソース領域構造で:三菱電機が新型SiC-MOSFET、信頼性と省エネ両立

三菱電機は、電力損失を最小レベルに抑えたSiC(炭化ケイ素)パワー半導体素子を開発した。2020年度以降の実用化を目指す。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

通常は低オン抵抗、短絡発生時には電流抑制

 三菱電機は2017年9月、電力損失を最小レベルに抑えたSiC(炭化ケイ素)パワー半導体素子を開発したと発表した。2020年度以降の実用化を目指す。

 新開発のSiC-MOSFETは、ソース領域を複数に分け、ソース抵抗制御領域を形成するなど、独自の構造を採用した。これにより、使用域の温度でオン抵抗は低いが、短絡が発生すると過剰電流により温度が上昇し、抵抗が大きくなることで過剰な短絡電流が抑制され、短絡許容時間が長くなる。この結果、素子の破壊を抑制することができるという。

左は開発したSiC-MOSFETの断面構造図、右は従来品と損失低減効果を比較したグラフ 出典:三菱電機
室温におけるオン抵抗と短絡許容時間の関係を示すグラフ 出典:三菱電機

 また、同一短絡許容時間で比較すると新開発のSiC-MOSFETは、ソース領域が単一構造の従来型SiC-MOSFETに比べて、室温におけるオン抵抗が約40%小さい。これにより、電力損失は20%以上も削減できるという。シリコンを用いたパワー半導体素子に比べると、オン抵抗は約60%も小さい。

 パワーエレクトロニクス機器は、短絡許容時間が長いほど短絡保護回路の設計が容易となり、信頼性も向上するという。開発した素子構造はさまざまな耐圧のSiC-MOSFETに適用することが可能である。さらに、シリコンパワー半導体素子で既に用いられている短絡保護回路技術を併用すれば、より安全な保護動作を実現することができるという。

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