同社は今後もSiCパワーデバイスとSiCインバータの開発を積極的に進める方針。同社執行役社長の下村節宏氏は具体的な市場投入時期は明かさなかったものの、「当社は、2021年までに、当社製品からの2酸化炭素排出量を2000年度比で30%削減するという『環境ビジョン2021』を掲げている。SiCはこれを実現するためのキーデバイスであり、2021年までに広く製品に採用しなければならない」と語った。
(朴 尚洙)
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三菱電機が全SiCパワーモジュールを開発、
インバータのパワー密度を4倍に
[issued: 2008.03.04]
三菱電機は2008年2月に都内で開催した最新技術成果披露会で、すべてのパワー半導体にシリコンカーバイド(SiC)デバイスを使用した「全SiCパワーモジュール」と、同モジュールを利用することで従来のシリコン(Si)デバイスを使用する場合と比べて約4倍のパワー密度を達成した「SiCインバータ」を公開した。
今回開発した全SiCパワーモジュールでは、インバータ回路に3mm角のSiC-MOSFETとSiC-SBD(ショットキーバリアダイオード)を、整流回路には新開発となる出力100Aでのスイッチング動作が可能な5mm角のSiC-SBDを使用している(本文下の写真1)。一般的なインバータに用いられているSi-IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)デバイスを使用したパワーモジュールと比べて、電力損失を約50%低減した。
今回開発した全SiCパワーモジュールでは、インバータ回路に3mm角のSiC-MOSFETとSiC-SBD(ショットキーバリアダイオード)を、整流回路には新開発となる出力100Aでのスイッチング動作が可能な5mm角のSiC-SBDを使用している(本文下の写真1)。一般的なインバータに用いられているSi-IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)デバイスを使用したパワーモジュールと比べて、電力損失を約50%低減した。
この全SiCパワーモジュールを用いて、3.7kW出力のインバータを設計したところ、一般的なSi-IGBTデバイスを使ったインバータと比べて4倍以上のパワー密度となる9W/cm3を達成するすることができた(写真2)。
また、5mm角のSiC-MOSFETの試作も行っており、耐圧1200V、出力約50Aでの動作を確認した(本文下の写真3)。
SiCは、従来のSiと比べて高耐圧/低損失の次世代パワー半導体材料として知られている。特にSiC-MOSFETは小型で低力損失の小さいインバータを実現できることから、機器の電力効率の向上と二酸化炭素排出量の低減に役立つとして早期の実用化が期待されている。三菱電機は2006年に、耐圧1200V、出力10A級の3mm角のSiCデバイスによるパワーモジュールを使ったインバータで3.7kW定格の3相モーターを実現している。今回の開発成果は、インバータのさらなる小型化と、5mm角デバイスによる大容量化を目指したものになる。
また、5mm角のSiC-MOSFETの試作も行っており、耐圧1200V、出力約50Aでの動作を確認した(本文下の写真3)。
SiCは、従来のSiと比べて高耐圧/低損失の次世代パワー半導体材料として知られている。特にSiC-MOSFETは小型で低力損失の小さいインバータを実現できることから、機器の電力効率の向上と二酸化炭素排出量の低減に役立つとして早期の実用化が期待されている。三菱電機は2006年に、耐圧1200V、出力10A級の3mm角のSiCデバイスによるパワーモジュールを使ったインバータで3.7kW定格の3相モーターを実現している。今回の開発成果は、インバータのさらなる小型化と、5mm角デバイスによる大容量化を目指したものになる。
写真1 全SiCパワーモジュールの回路構成
写真3 2インチウェーハ上に形成した5mm角のSiCデバイス
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