商用周波数同期整流用熱制御式超伝導整流素子に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650325
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 星野 勉 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10209231)
• 研究分担者: 鈴木 守夫 佐賀大学, 理工学部, 教授 (70039254) ; 牟田 一彌 京都大学, 工学研究科, 教授 (70039270)
• キーワード: 超伝導 / 素子 / パワーエレクトロニクス / スイッチ / コンバータ / 同期整流

研究概要

超電導パワーエレクトロニクス素子のターンオフ特性試験を行なうとともに、応用を考えた時に問題となるトリガエネルギーによる損失の低減について検討を行なった。素子作成の手始めとしてチャネル-ゲート間接合の試作を行なった。
1)銅酸化皮膜を用いた方法を提案し、銅クラッドされたNbTiの表面を酸化させることにより、チャネル-絶縁体の積層構造の形成を試みた。作成された酸化銅皮膜は、NbTiとの密着性が悪く、処理前の表面状態に左右された。
2)真空蒸着法を用いた方法を提案し、NbTi超電導チャネル上に真空蒸着膜による絶縁層およびゲート層の形成を試みた。SiO真空蒸着膜は、100Vまでの電圧に対し良好な絶縁特性を持った。NiCr真空蒸着膜は、膜厚計の指示値に基づく比抵抗を算出すると5〜7×10^<-7>Ωmとなり、Cu真空蒸着膜では5〜8×10^<-9>Ωmとなった。
3)NbTiフォイルとNiCrフォイルをテフロンシートで熱接着することで、チャネル-絶縁体-ゲートの積層構造の形成を試みた。
そのチャネル-ゲート間接合の形成手法についての各種知見を得た。
次に色々な方法の比較の基準となる超電導パワーエレクトロニクス素子を作製し、その特性を測定した結果、チャネルとゲート間の構成の影響を明らかにするための、標準データが作られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Hoshino,M.Eguchi et al.: "Turn Off Trigger Energy Characteristics of the Superconducting Power Electronics Device(S-PED) -in Case of Type D-"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 9. 1221-1224 (1999)
• [文献書誌] 茨木武,星野勉,他: "カプトン絶縁型超伝導パワーエレクトロニクス素子のターンオフ特性"1999年度第60回春季低温工学超伝導学会講演概要集. (1999)
• [文献書誌] 芦田信之,伊藤裕一,星野勉,他: "超伝導パワーエレクトロニクスデバイスのゲート熱抵抗の低減について"1999年度第61回秋季低温工学超伝導学会講演概要集. (1999)
• [文献書誌] T.Hoshino,N.Ashida et al.: "First Trial to Reduce Thermal Resistance between Channel and Gate of Superconducting Power Electronics Device(S-PED)"Prepint of 16th International Conference on Magnet Technology. 1-4 (1999)
• [文献書誌] T.Hoshino,N.Ashida et al.: "Turn-off Energy Reductions of Superconducting Power Electronics Devices(S-PED)"Preprint of International Power Electronics Conference. 1-6 (2000)