第一に、IGBT回路モデルの構成自體は変えず、回路モデル內に付加しているキャパシターの容量値が変化するモデルとしたことです。キャパシターの容量値がゲート抵抗の値に追従して変化することに著目し、キャパシターの容量値の変化を數式化して従來モデルに適用しました。これにより、ゲート抵抗の変化に対応したIGBT回路モデルを実現しました。

第二に、IGBTだけでなくFWDのスイッチング時の動作も考慮したモデルとしたことです。FWDは、IGBTとセットで回路上に搭載されることが多く、インバーター回路など、システム回路動作において不可欠なデバイスです。昨年発表したIGBT回路モデルに加え、FWD回路モデルの逆回復特性注6にもゲート抵抗に依存して特性が変化する機能を組み込むことにより、ターンオン時の電流波形の変化を再現しやすくなりました。

今回開発した回路モデルを回路設計に活用することで、外部環境の変化に対応したより高精度なシミュレーションによる回路特性の事前予測が可能となり、IGBTを搭載したさまざまな機器の効率的な製品開発に貢獻できます。

なお、當社は本技術の詳細を、9月13日から18日までオンラインで開催された半導體國際學會「IEEE International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD) 2020」において発表しました。

注1 IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistorの略。MOSFETをベース部に組み込んだバイポーラトランジスターのこと。
注2 FWD:Free Wheeling Diodeの略。IGBTに逆並列に接続したダイオードのことで、スイッチングの際にIGBTを破壊するおそれのある負荷電流を転流し、IGBTを保護する役割を果たす。
注3 EMI:Electro Magnetic Interferenceの略。外部の電磁波や電場、磁場の影響を受け、電子回路が誤作動すること。
注4 テスト回路中のゲート抵抗を3.9Ωから1.8Ωに変化させた場合における予測精度の変化を比較。2020年9月時點、當社調べ。
注5 詳細は2019年6月14日の當社ニュースリリース「電力効率とEMIノイズを高精度かつ高速に予測できるIGBT?IEGT向け回路モデル技術を開発」を參照。
注6 逆回復特性:ダイオードへの印加電圧を順方向から逆方向に変化させた際、すぐにオフ狀態に遷移せずオフ狀態になるまでに固有の時間が必要となる現象を表した特性のこと。

今回開発したモデルによる予測精度の改善

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