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SiCパワーデバイスの高温動作に向けたモデリング・回路設計・実装に関する研究

Research Project

Project/Area Number 17686024
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電力工学・電気機器工学
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

舟木 剛  Kyoto University, 工学研究科, 准教授 (20263220)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000)
Fiscal Year 2007: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2006: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2005: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
KeywordsSiC / パワーデバイス / モデリング / 高温動作 / 実装 / 回路シミュレーション / 素子特性 / 高電圧
Research Abstract

SiCデバイスの電気回路特性及び熱回路特性のモデルをもとにして,電気回路と熱回路の相互作用を考慮した電気熱連成解析をを行い,実際の電力変換回路へ適用するための課題の抽出および,SiCデバイスの実装方式,回路設計を行った。まず熱回路における応答の時定数は,電気回路の応答の時定数に対して長いことから,まず電気回路における静特性を基にして,その温度特性から電気熱連成モデル化を実施した。その後,電気的な過渡特性に対する熱回路の過渡特性に関して考察を行い,モデリンを実施した。これらのモデリングに際して,半導体物理に基づく微分方程式及び代数方程式によるSiCデバイスの物理モデルを用いて検討を行った。特にSiCデバイスは,Siデバイスに比べ高温動作可能であることから,Siデバイスの動作上限温度を超えた温度での動作に対するモデリングを目的として,実験および数値解析を実施した。検討で得たモデルを用いて数値解析を行い,実験結果との比較・対照を行うと共に,モデルの模擬精度について評価した。また,熱特性のモデリングに基づき,複数デバイスを使用したマルチチップデバイスに対する設計論への展開を目指し,高温動作パッケージングについて検討を行った。さらに,回路の電気的設計に連成させたと放熱設計の検討を行った。また、平成18年度で検討し切れなかった素子パッケージ内部のボンディングワイヤー等生じる寄生インダクタンス等の成分について,ベクトルネットワークアナライザを用いてSパラメータ等の高周波特性から,評価およびモデル化を実施した。また,熱特性のモデル化で検討したマルチチップデバイスにおける特性についても,寄生成分の評価を行ったうえで実施した。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] High-temperature characteristics of SiC Schottky barrier diodes related to physical phenomena2008

    • Author(s)
      Tsuyoshi Funaki, Tsunenobu Kimoto, and Takashi Hikihara
    • Journal Title

      IEICE Electron. Express vol.5 No.6

      Pages: 198-203

    • NAID

      130000087288

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Power Conversion With SiC Devices at Extremely High Ambient Temperatures2007

    • Author(s)
      Tsuyoshi Funaki, Juan Carlos Balda, Jeremy Junghans, Avinash
    • Journal Title

      IEEE trans, on Power Electronics vol.22 No.4

      Pages: 1321-1329

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of capacitance-vo1tage characteristics for high voltage SiC-JFET2007

    • Author(s)
      Tsuyoshi Funaki, Tsunenobu Kimoto, and Takashi Hikihara
    • Journal Title

      IEICE Electron. Express vol.4 No.16

      Pages: 517-523

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of punch-through phenomenon in SiC-SBD by capacitance-voltage measurement at high reverse bias2006

    • Author(s)
      Tsuyoshi Funaki, Shuntaro Matsuzaki, Tsunenobu Kimoto
    • Journal Title

      IEICE Electron.Express Vol.3,No.16

      Pages: 379-384

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] SiC-MCMに向けたセラミック基板の熱伝導解析2008

    • Author(s)
      西尾 彬, 舟木 剛, 引原隆士
    • Organizer
      電気学会 電力技術/電力系統技術/半導体電力変換回路研究会, PE-08-1, PSE-08-10, SPC-08-32
    • Place of Presentation
      神戸大学
    • Year and Date
      2008-01-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 少数キャリア蓄積を考慮したSiCパワー・ダイオードの逆回復現象のモデリングに関する検討2007

    • Author(s)
      澤田 高志, 舟木 剛, 引原 隆士
    • Organizer
      電気学会 電子デバイス/半導体電力変換回路研究会, ECD-07-72/SPC-07-98
    • Place of Presentation
      三重大学
    • Year and Date
      2007-10-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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