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超低損失パワー半導体デバイス実用化のための回路・実装技術の開発に関する研究

超低损耗功率半导体器件实用化的电路与封装技术发展研究

基本信息

批准号：
02J20094
负责人：
高尾和人
金额：
$ 1.92万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

シリコンカーバイドショットキーバリアダイオード(SiC-SBD)半導体を用いることによる電力変換器の損失低減効果について定量的に評価した。本研究では定格電圧・電流が600V/6AのSiC-SBDについて実験による評価をおこなった。はじめに,現状の電力変換器に使用されているシリコンPiNダイオード(Si-PiN)とSiC-SBDのスイッチング損失を比較した。スイッチング電圧300V,電流6A,スイッチング電流変化率(di/dt)400A/μsの動作条件において,SiC-SBDのスイッチング損失はSi-PiNと比較して,動作温度25℃において約13%,150℃においては約.3%の値まで減少することが明らかとなった。つぎに,SiC-SBDを用いることによるスイッチングデバイスの損失低減効果を調査した。スイッチングデバイスにはSi-IGBTを使用した。スイッチング電圧300v,電流10A-20Aの動作条件において,Si-PiNを用いた場合と比較して,SiC-SBDを適用するとSi-IGBTの全スイッチング損失(ターンオン損失+ターンオフ損失)は,50%程度の値に低減することが分かった。この結果から,SiC-SBDを用いることにより,Si-IGBTのスイッチング周波数は現状の2倍程度まで高くできることが予測できる。本研究により,SiC-SBDを用いることによるデバイス損失の低減効果が定量的に明らかとなった。また,本研究成果は太陽光発電などの分散電源システムや電気自動車等のパワエレシステムにニーズのある超低損失・小型電力変換器を実現するためには,SiC-SBDの適用が不可欠であることを示唆する。

A quantitative evaluation of the loss reduction effect of power converters in the application of SiC-SBD semiconductors. In this study, the static voltage and current of SiC-SBD are 600V/6A. In this case, the current power converter usage is different from that of SiC-SBD. Under the operating conditions of 300V, 6 A, di/dt 400A/μs,SiC-SBD has a loss of about 13% compared with Si-PiN at operating temperature of 25℃ and about.3% at operating temperature of 150 ℃. To investigate the effect of SiC-SBD on loss reduction. Si-IGBT Si-IGBT voltage 300V, current 10A-20A operating conditions,Si-PiN is used in the case of comparison,SiC-SBD is applied, Si-IGBT total loss (loss + loss), 50% of the value of the value of the reduction. As a result,SiC-SBD is used twice as often as Si-IGBT. In this study,SiC-SBD is used to reduce the loss of silicon. The results of this research are as follows: The application of SiC-SBD is indispensable for the realization of ultra-low loss and small power converters in solar power generation, distributed power supply, electric vehicles, etc.