2020 Fiscal Year Research-status Report
SiCデバイスのスイッチング動作時に発生する誤動作メカニズムの解明
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19K04351
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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 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60749323)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | SiCパワーデバイス / 誤転弧 / 発生メカニズム / 抑制理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はこれまでSiCと双璧をなす次世代パワーデバイスであるGaNパワーデバイスの連鎖的誤動作解明に取り組んできた。ディジタル的なスイッチング(ON-OFF) 動作をするGaNパワーデバイスに発生する誤動作が，実はアナログ回路におけるバルクハウゼンの発振原理に基づいており，「GaNパワーデバイスが持つ端子間寄生容量と回路配線によるドレイン，ソース，ゲートの各寄生インダクタンスによって構成する三つのLC共振要素の共振周波数の大小関係を適切に制御することで誤動作抑制が可能である」という理論を，世界に先駆けて明らかにした。これは「配線インダクタンスを単に小さくするのではなく，GaNパワーデバイス自身が持つ寄生容量にあわせて配線インダクタンスを適切に調整することで連鎖的誤動作抑制が可能」なことを意味している。この理論はまだ普及が進んでいないGaNパワーデバイスに留まらず，SiCパワーデバイスにも適用できると考えている。そこで，2019年度は，SiCパワーデバイスのターンオフ直後の単発誤動作に着目してその出現条件を実験的に明らかにした。
2020年度は，前年度に明らかになったSiCパワーデバイスのターンオフ直後の単発誤転弧の出現条件から，(1)誤転弧発生メカニズムの解明，(2)その抑制理論の構築を行った。さらに，(2)の検証を行うべく，抑制理論に一部基づいて設計した三相インバータ回路を試作した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
COVID-19の影響により，実験スケジュールに遅延が発生したが，実験方法や検証内容を見直すことで，概ね当初の計画から大きく逸脱すること無く進展している。2020年度の主な成果は以下の通りである。
(1) 実験結果を元にSiCパワーデバイスのターンオフ直後の誤動作発生メカニズムを論理的に解明した。
(2) ターンオフ直後の誤動作発生メカニズムをベースにその抑制理論を構築した。
(3) 一部ではあるが，構築した抑制理論に基づいて設計したAll SiC-MOSFETインバータ回路の試作を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
多少の狂いはあるが，概ね順調に成果をあげており，当初計画に基づいて進めていく所存である。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響により，(1)当初予定していた学会発表がすべてオンラインになったこと，(2)当初予定していた回路部品等の入手が大幅に遅れたことにより若干性能を落とした代替品でカバーしたこと，が主な原因である。繰越額はCOVID-19問題の影響で高騰している 回路部品の購入に当てる予定である。
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