2016 Fiscal Year Research-status Report
GaNパワーデバイスの連鎖的誤動作を抑制する回路配線設計手法の構築
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16K06223
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
平木 英治 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20284268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅谷 和弘 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60749323)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | GaN / 発振 / 誤動作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パワーエレクトロニクス分野では，次世代次世代パワー半導体素子として超高速かつ低オン抵抗のGaN-FETが注目されており，小型・高効率の電源開発には必須のアイテムとなりつつある。しかしながら，高速動作が可能であるがためにノイズの増大が懸念されている。GaN-FETはオン-オフの閾値電圧が低いことから，誤動作を起こしやすいのである。この誤動作は，GaN-FET自身を破壊しかねないことから，GaN-FETの産業応用，すなわちGaN-FETを用いた電源回路の普及，に対する大きな障害となっている。
本研究の目的は， GaN-FET特有の連鎖的誤動作に着目し，(a)誤動作メカニズムと回路寄生インダクタンスの関係を明らかにし，(b) GaNの持つ高速スイッチング特性を最大限に生かすことのできる回路配線設計手法を開発することにある。
初年度は，GaNデバイスの連鎖的異常誤動作の出現条件を明らかにするための実証実験を行った。その結果，GaNデバイスを実装した基板上に存在する共通ソースインダクタンス（CSI）の値を特定の条件内に設定することで，連鎖的誤動作が発生することを明らかにした。また，この実験の過程で，CSIを的確かつ簡易に計測する事が可能な新規計測手法を確立することができた。さらに，CSIの大きさを決定付ける主たる要因の一つが，GaNデバイスパッケージ内に存在するボンディングワイヤーであることを突き止めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
以上の３点から概ね順調に進展していると考えられる。
(1) GaNデバイスの連鎖的異常誤動作の出現条件を実験的に明らかにした。
(2) 試験の過程で，これまで難しいとされてきたデバイスを基板に実装した状態での共通ソースインダクタンス(CSI)の計測を，簡易な手法で実現できることを示した。CSIはデバイスの連鎖的誤動作を誘発する原因の一つである。
(3) CSIの大きさを決定づける主要因がパッケージ内のボンディングワイヤであることを，実験的に実証できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の2ステップを進めていく。
STEP1「GaN-FET連鎖的誤動作の理論的条件解析」
ゲート端子側配線とドレイン端子側配線に加え，さらに実装配線に近いソース端子側配線にもインダクタンスを挿入して発振条件を明確化する(二次試作基板)。バルクハウゼン形発振回路の発振条件との関係を明らかにすることで，連鎖的誤動作現象を簡易的な等価回路で表現可能にする。
STEP2「 回路寄生インダクタンス制御技術の確立」
nHオーダーの寄生インダクタンスを自在に制御可能な回路配線パターンを構築する。
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| Causes of Carryover |
掲載決定した論文が掲載まで至らず，投稿料の支払いが不要となったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に余尾呈されている投稿料支払いに充てる予定。
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Research Products
(1 results)
