Optically-driven SiC power switches

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04415
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: University of Yamanashi
• Principal Investigator: Yano Koji 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90252014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 俊 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (00020503)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: パワーデバイス / SiC / ワイドバンドギャップ

Outline of Final Research Achievements

In order to decrease influence of parasitics on the switching operation of power conversion circuits, we proposed a novel switching device (optically driven cascode switch: ODCS) that uses optical pulses to drive a cascode switch of SiC-JFETs and Si bipolar transistors. Using the ODCS, a prototype half-bridge inverter was developed, and then the basic operation of the inverter was confirmed. A shunt resistor, Rs, is inserted in parallel with the base and emitter terminals of the bipolar transistor in the ODCS, and the conversion efficiency and turn-off delay time of the circuit are optimized by adjusting Rs.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果を既存の電力変換回路に適用することにより、駆動回路中の配線に関連する寄生素子を低減できるため、特にワイドバンドギャップ半導体を用いた電力変換回路の高周波化が期待できる。これによりフィルターを縮小でき、変換回路自体のサイズを縮小することが可能となる。同時にワイドバンドギャップ半導体を使用したパワーモジュールでチップを並列接続した際に、チップ間の動作の不均衡を回避することができるため、ワイドバンドギャップパワーモジュールにおける電流容量の増加に貢献できる。