| Project/Area Number |
22K04069
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | パワー半導体 / パワーエレクトロニクス / インバータ / ノイズ誤動作 / ダイオード / IGBT / 寄生パラメータ / パワー半導体デバイス / 信頼性 / ノイズ |
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| Outline of Research at the Start |
パワーエレクトロニクスにおける最大の故障要因はノイズによるパワー半導体の誤動作であるにも関わらず、そのメカニズムは未解明のままである。申請者は従来の試験方法ではパワー半導体のノイズに起因する誤動作を見過ごす危険性があることを突き止め、誤動作は機器の回路方式だけでなくパワー半導体の内部構造に依存することを明らかにした。本研究では、パワー半導体ノイズ誤動作メカニズムを理論と実験の両面より解明する。ノイズ制御理論という独自の手法を用いて、各種パワー半導体と回路方式ごとにノイズ誤動作の試験手法を確立する。その実現によりノイズ誤動作フリーなパワーエレクトロニクス機器の安心安全な統合設計を可能にする。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study has presented the mechanism of noise voltage resulting from the reverse-recovery current produced by a diode. Theoretical modeling of the surge and noise voltages has been carried out with parasitic and circuit parameters and the recovery current. The study has analyzed the effect of the internal voltage of an insulated-gate bipolar transistor (IGBT) to the surge and gate-noise voltages as well, and has clarified the criterion of noise voltage with the control strategy and voltage/current condition in actual inverters. In addition, the study has proposed a measurement method of voltage-dependent transfer capacitance in the IGBT based on the internal voltage and the noise voltage. As a consequence, the study has achieved a noise modeling of power semiconductors combined with circuit topologies in a real voltage/current condition and control strategy of inverters.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
パワーエレクトロニクス機器の故障はインフラの麻痺を引き起こすことになるため、従来とは桁違いの高い信頼性が要求されるようになる。その最大の故障要因はパワー半導体であり、その原因はノイズに起因する誤動作が大部分を占めている。本研究ではノイズ誤動作要因を半導体物理と回路解析の両面から解析し、誤動作を防ぐ動作領域を理論的に明確にした。1 kV 100 A定格ノイズ試験環境を構築し、その妥当性を確認した。
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