| 研究課題/領域番号 |
17K06334
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電力工学・電力変換・電気機器
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
高柳 智弘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (10354755)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 半導体デバイス / SiC / スイッチ回路 / モジュール基板 / 高電圧 / 大電流 / パルス / パルス出力 / 半導体スイッチ / 次世代半導体 / モジュール型回路 / 大電力高速短パルス / 高周波 / SiC-MOSFET / パルス出力波形 / 低インピーダンス化 / 環状型銅リング回路 / 次世代パワー半導体 / 多重化回路 / スイッチング回路 / 放射対称型回路 / 線対称型回路 / 回路インピーダンス / 高速伝送回路設計 / パワーエレクトロニクス |
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| 研究成果の概要 |
高周波特性に優れ低損失な次世代パワー半導体の一つであるSiC製のMOSFETを用いて、大電力高速短パルス出力を可能とするモジュール型スイッチ回路の設計と製作を進めた。本スイッチは、大電流化に必要な回路の並列化において、回路配列を電流伝搬時間と回路インピーダンスに差が無い等長回路の放射対称型で構成した。更に、高電圧力化に伴うモジュール基板の直列多段接続時の基板間の電流伝搬回路の形状を円リング環状型路とし、高速短パルスの出力特性に有意な低インダクタンス化も実現した。
開発したモジュール型スイッチ回路は、実験と解析の両面から、出力パルス波形において歪みが小さく理想的な急峻形状を実現したことを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パワー半導体デバイスの技術開発は、重電メーカーや電力機器メーカーの分野である。しかし、SiC製のパワー半導体デバイス技術の開発は始まった段階であり世界中で市場がまだ形成されていない。本研究はパワー半導体の高性能化に伴い、これまでの電力変換器やパルス電源などの利用に限られた半導体デバイス技術の枠を超え、従来の性能では実現不可能であった高電圧、大電流、高速動作の性能が要求される放電型スイッチからの置換を見据えた産業技術の高度化へと展開ができる。本スイッチ回路の開発成果は、半導体デバイスの需要拡大を促し、更に、スイッチ回路の開発をメーカーに勧奨する意義をもたらす。
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