鉄道向け3kV級SiC-SBDを搭載したパワーモジュール

　日立製作所はこのほど、３ｋＶ級ＳｉＣダイオード（シリコンカーバイド）を搭載したパワーモジュールを開発、耐圧性能を確認した。

　開発したＳｉＣ―ＳＢＤ（ショットキ・バリア・ダイオード）を搭載したパワーモジュールを試作し、従来技術であるＳｉ―ｐｎダイオードを用いた場合と比べ、鉄道車両インバータの電力変換効率損失を約３割低減できることを確認。

　従来のＳＢＤでは、ダイオードの導通時の損失を低減するために、ｎ型ドリフト層の不純物濃度を増し、低抵抗化すると、ショットキ接合部の電界が強くなり、逆方向に高電圧をかけた際の漏れ電流が増大するという本質的なトレードオフがあり、導通損失低減と漏れ電流規制を両立することは困難だった。

　今回、同社はショットキ接合部の電界を緩和させるため、ショットキ接合とｐｎ接合を組み合わせたＩＢＳ構造を採用し、これを可能にする高品質な電極ＳｉＣ界面の形成技術を開発した。

　これによって低導通損失と漏れ電流の抑制を両立することが可能となり、耐圧３.３ｋＶ、電流１０Ａ、導通電圧２ＶのＳｉＣ―ＳＢＤを実現。

　ダイオードを３ＫＶ級のＳｉＣ―ＳＢＤに置き換えたパワーモジュールを試作するとともに、高速駆動技術を併用することで、従来のパワーモジュールと比べて、ターンオン損失を約６分の１、リカバリ損失を約１０分の１に低減した。

　これで、インバータの電力変換損失を約３割低減することを可能にした。