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2016.12.20 SiCパワーデバイス

SiC-MOSFETとは-特徴

SiC-MOSFETとは

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前回で終了したSiC-SBDに続いて、SiC-MOSFETに関する説明に入ります。電力変換回路におけるトランジスタの役割は重要で、低損失とアプリケーションサイズの小型化のために様々な改良が図られています。SiCパワーデバイス半導体のメリットは先に説明した通りで、低損失、高速スイッチング、高温動作など、そのメリットが有用であることは容易に想像できると思います。この章では、他のパワートランジスタの比較を通じて、SiC-MOSFETの理解を深めていきたいと思います。

SiC-MOSFETの特徴
SiC-SBDの章でも似たような図を使って、耐圧基準でどの領域をカバーするのかを説明しました。この図も同様で、Siパワーデバイスとの比較において、SiC-MOSFETの耐圧領域を示しています。

現状において、SiC-MOSFETが有用な領域は、耐圧600Vから、特に1kV以上と考えられています。メリットに関して、1kV以上の製品として現在主流であるSi-IGBTと比較してみます。IGBTに対して、SiC-MOSFETはスイッチオフ時の損失低減を実現しており、高周波数動作の実現によるアプリケーションの小型化が期待できます。同等耐圧のSJ-MOSFET(スーパージャンクションMOSFET)に対しては、オン抵抗が小さいことから同オン抵抗でのチップ面積の削減、そして大幅なリカバリ損失の低減が可能です。

SIC_161220_01

以下の表は、600V~2000V耐圧のパワーデバイスの特徴をまとめたものです。

SIC_161220_02

レーダチャートの、RonAは単位面積当たりのオン抵抗(導通時の損失を表すパラメータ)、BVはデバイス耐圧、Errはリカバリ損失、Eoffはオフスイッチングにおける損失です。SiCがパーフェクトになっていますが、現状での比較においては決して過大評価ではありません。

次回から、SJ-MOSFETやIGBTとの比較を交えて、より詳しくSiC-MOSFETの特徴を説明していきたいと思います。

キーポイント:

・SiC-MOSFETは、Si-MOSFETやIGBTに対してアプリケーションの損失削減や小型化により貢献できる。

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