2020 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization and modeling as an EMI noise source focusing on the operating characteristics of SiC power device
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18K13744
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井渕 貴章 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90755646)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電磁環境両立性（EMC） / パワーエレクトロニクス / SiCパワーデバイス / 電磁雑音 / 温度特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電力変換機器の高効率・高電力密度化および適用範囲の拡大に向け、雑音源であるSiCパワーデバイスのスイッチング特性と回路から生じる電磁雑音との対応関係を明らかにし、高レベルの省エネ特性と低電磁雑音特性を両立させる回路設計の実現に向けた検討を行うものである。
最終年度は、同耐圧で電流定格の異なる複数種類のSiC MOSFETを対象とし、デバイス単体の電圧-電流特性、端子間容量のDCバイアス電圧依存性、およびスイッチング特性を比較評価し、これに基づいて電磁雑音源特性としての特徴づけを行った。非導通状態において測定できるMOSFETのドレイン・ソース間等価直列抵抗成分の大きさとスイッチング動作時の電圧・電流応答に生じる高周波数振動の減衰特性評価により、低電磁雑音源特性を示すSiC MOSFETの特徴やデバイス選定指標を明らかにした。
期間全体を通じて、回路配線やデバイスパッケージが有する寄生インダクタンスの同定やSi/SiCパワー半導体デバイスの動作温度に起因する特性変化が回路の伝導性電磁雑音に与える影響に着目して評価・検討を実施した。これにより、スイッチング動作に伴う電圧・電流の過渡応答に重畳するサージや高周波数振動の発生要因およびその減衰特性に寄与する素子パラメータを評価し、低電磁雑音源特性を有するSiCパワーデバイスの特徴づけが行えた。また電磁雑音源特性の評価に供する動的近傍磁界強度測定法の検討・実装や、スイッチング動作に必要なゲート駆動回路の構成・動作とパワーデバイスのスイッチング特性との対応評価、およびコンバータ回路内の寄生成分モデルに基づくインピーダンス平衡化設計など、デバイス単体の特性評価だけでなく電磁雑音評価法や周辺回路を含めた低電磁雑音回路設計法の構築に関する検討へと展開できた。
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