最初の商��SiC JFETを使ったEasy1Bパワーモジュール−後��
ドイツのインフィニオン社は、SiCトランジスタの�k�|であるJFETを2012�Qはじめには商��化する予定だ。MOSFETとは違い、JFETはSiCのバルクを電流が流れるデバイスであるため表�C�L(f┘ng)陥の影�xを�pけない。しかしノーマリオン動作になる。このためpチャンネルMOSFETをソースにつなぐカスコードライト接��により実��的にノーマリオフ動作ができる。後��は電気��性や99%を��すインバータについて述べている。(セミコンポータル)
著�v：ドイツ インフィニオンテクノロジーズ（Infineon Technologies）社 Marc Buschkuhle、Daniel Domes
�B�^の低い��性
1200V/30AのSiC JFETモジュールの出����性を図3に��(j┤)す。モジュールが順��(sh┫)向であれ、逆��(sh┫)向であれ、ゲート-ソース電圧 VGS = 0V�Z辺ではJFETは完��にオーミックな��性を��(j┤)している。JFETを逆導通モードで遮��すると（例えばVGS = -19V）、�w�~のボディーダイオードに負荷電流が流れる。これは�_要な��実である。フリーホィール��のダイオードを使��しなくても済むからだ。この�T果、モジュールの�C積とコストを�\やさなくて済む。
図3 1200V/30AのSiC JFETモジュールの直流�B�^は低い
もう�kつのメリットは、たとえ負荷電流が逆��(sh┫)向に流れても、JFETのチャンネルを使うことである。��来の�Y��的なダイオードと比べると、オーミック��性が低いことがわかる。
スイッチング��失はもっとも低い
JFETモジュールのスイッチング�S形を図4に��(j┤)す。nチャンネルMOSFETを接��した直接�~動のJFET�v路構成と比べ、pチャンネルMOSFETを使った�v路構成ではJFETのゲート�~動�v路による寄�撻ぅ鵐瀬�タンスがなく、その�T果ターンオン、ターンオフ応答��性は極めて�]い。
図4 直接�~動JFETモジュールのスイッチング�S形 �R定条�Pは、Tj = 125℃、VDC = 600V、ID = 30A、RGext = 0である。
このスイッチング�S形の図から、ローサイドのJFETとハイサイドのJFETボディーダイオードとの間で転流電流が流れていることがわかる。ターンオン�S形のリカバリ電流に関しては、ドレイン-ソース電圧が低下している間、電流だけが変化している。このため、逆リバース電流の主成分はキャパシティブである。JFETのボディーダイオードの転流は、低��失のショットキダイオードと同様な��性を��(j┤)していると見なせる。
図5 ハーフブリッジJFETモジュールのダイナミックな��失 Tj = 125℃、RGext = 0の条�Pで�R定
図5では、直接�~動JFETモジュールのスイッチング��失が低いことを��(j┤)している。ダイオードのテール電流が見られないことからリカバリ��失も見られない。
効率は99%を��えた
SiC JFETモジュールの�eつ��失を��(f┫)らせる可��性を��(j┤)すため、22kVAの3相2レベルインバータの����失を���Qしてみた。JFETモジュールの比較����(j┫)として、1200V/7.5AのSiCショットキバリヤダイオード2個と1200V/25Aの高�]HS3-IGBTを��(li│n)�Iした。高�]HS3-IGBT3を600V、30A、Tj = 125℃の条�Pでスイッチングさせた時のターンオンおよびターンオフのエネルギーは、916μJ（マイクロジュール）と1480μJだった。これに�瓦靴�JFETはそれぞれ、490μJと117μJだった。
図6 インバータの����失(実線)と効率(破線) システムは22kVA、VDC = 600V、Uph = 230V、Iph=31.8A、cosθ = 0.9、Tj = 125℃とした。
図6に��(j┤)したように、JFETは優れた��性を�eつため、��失はIGBT+SiCショットキの組み合わせと比べ、その35%に��(f┫)少した。しかも、およそ35kHzのスイッチング周�S数までJFETインバータの効率は99%を��えている。
効率の問��とは別に、JFETモジュールはスイッチング周�S数を高めたパワーエレクトロニクスの設��に理�[的である。コイルやコンデンサなどの�p動����の��積を��(f┫)らせるため、�j(lu┛)電��密度の達成とシステム����のコストの削��(f┫)をできるようになる。
まとめ
新しいノーマリオン型SiC JFETベースのEasy1Bブリッジモジュールを提案した。この直接�~動JFET�v路構成では、pチャンネルMOSFETを直�`接��して�W(w┌ng)��する。適切なゲート�~動�v路を�Dり��け、直接�~動JFET�}法は実��的にはノーマリオフ型デバイスとして�Dり扱える。JFETモジュールのスイッチング��失が極めて低いため、��低��失のパワーエレクトロニクス設��ができる。高�]のIGBT＋ショットキダイオードを組み合わせたこれまでの高�]のデバイスと比べてもSiCJFETモジュールはインバータ����の��失を35%に��(f┫)らすことができる。スイッチング周�S数を35kHzまで�屬欧討盡�率は99%をキープした。
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The article is permitted to translate from "1st SiC JFET Easy1B Module" in Bodo's Power Systems published by A Media, along with a permission of Infineon.
