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» 2012年07月13日 10時00分 UPDATE

TECHNO-FRONTIER 2012 パワー半導体:第7世代のIGBT、ルネサスが13品種を製品化

ルネサス エレクトロニクスは、導通損失とターンオフ損失がいずれも低い第7世代のIGBTを製品化した。太陽光発電システムなどに向ける。

[畑陽一郎,EE Times Japan]
20120713RE_120px.jpg パッケージとダイ

 ルネサス エレクトロニクスは、同社の第7世代に相当するIGBTを、「TECHNO-FRONTIER 2012(テクノフロンティア2012)」(2012年7月11〜13日、東京ビッグサイト)で展示した。太陽光発電システムに用いるパワーコンディショナーや産業用モーターのインバータなど高電圧・大電流の用途に向けたIGBTである。650V品と1250V品、合わせて13品種を用意した。コレクタ電流は30〜400Aである。

 第7世代IGBTの開発目的は、飽和電圧(VCE)を高めつつ、負荷短絡耐量(tsc)を長くすること。飽和電圧が下がれば、導通損失を低減できる。負荷短絡耐量を長くできれば、無制限に電流が流れた場合にもより長い時間、破壊は起こらず、信頼性が高まる。

 ただし、IGBTは、一般に飽和電圧と負荷短絡耐量がトレードオフの関係にある。そこで第7世代品では「p型層とn型層のドープ濃度調整によって導通損失を低減し、飽和電圧を10〜20%引き下げることに成功した(図1図2)。負荷短絡耐量は、表面セル構造を最適化することによって、第6世代の8μ秒から今回10μ秒に引き上げることができた」(同社)。

20120713RE_I-V_400px.jpg 図1 飽和電圧の改善 飽和電圧を従来の650V品の1.8Vから1.6Vに引き下げることができた。1250V品では2.1Vから1.8Vに下がった。
20120713RE_structure_590px.jpg 図2 IGBTのウエハーと素子構造 ウエハー構造のうち、左側が第5世代品(280〜300μm厚)、右側が第7世代品である。第7世代品のウエハー厚は第6世代と同じ70〜80μm(600V品の場合)である。

 同時に表面構造の最適化とドープ濃度調整によって、帰還容量(Crss)を10%低減できたため、第6世代品よりも高速にスイッチングできるという。「立ち下がり時間(tf)は600V品で80ns、1250V品で130nsと短くなった」(同社、図3)。

20120713RE_generation_577px.jpg 図3 導通損失とスイッチング損失の関係 600V品について、スイッチング損失のうち、ターンオフ損失を示した。

 第7世代品のサンプル出荷は2012年7月から開始した。2012年9月から量産を始める。当初は、ほとんどの品種をウエハーやダイとして販売する。パッケージに封止した品種は当初は1品種(TO-247パッケージ、耐圧650V、100Aまたは50A)にとどまるが、順次増やしていく予定である。



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