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東芝:パワー半導体トリプルゲートIGBTを開発。電力損失を大幅に低減可能

 株式会社東芝は、電力の制御等に用いられるパワー半導体において、電力のオンとオフが切り替わるスイッチング時の電力損失(スイッチング損失)を全体で最大40.5%低減するトリプルゲートIGBTを開発した。

●パワー半導体:パワー半導体はモータや照明などの制御や電力の返還を行う半導体のことで、電源(電力)の制御や供給を担う半導体のこと。

● IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistorの略。絶縁ゲートバイポータトランジスタ。MOSFETをベース部に組み込んだバイポーラトランジスタのこと。 BJTとMOSFETの良いところを採用。高耐圧、大電流に最適なトランジスタで、各種インバーター機器や、産業用、民生用、EVモーター制御の車載用など広く活用される。

● MOSFET :Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor の略 。絶縁ゲート電界効果コンデンサ。駆動損失が小さい、近年主力のデバイスのこと。

●BJT:Bipoiar Junction Transistorの略。バイポーラトランジスタ。主に省電力用途に利用されるが駆動損失が大きい。


 IGBTにおける電力損失は、IGBTがオン状態の際の電力損失(導通損失)を低減させると、スイッチング損失が増えるというトレードオフの関係にあり、その改善が求められている。ゲート電極を3つ有する新構造のシリコンIGBTと、それらのゲート電極のオン/オフを高精度に切り替えるゲート制御技術により、導通損失を増加させることなく、ゲート電極が1つのみの従来のIGBTと比較してターンオン損失を50%、ターンオフ損失を28%(全体で最大40.5%)と大幅に低減することに成功した。

● ターンオン損失 :スイッチがオフからオンに遷移する際に発生する電力損失

● ターンオフ損失 :スイッチがオンからオフに遷移する際に発生する電力損失

 パワー半導体の電力損失低減によるエネルギー利用効率の高効率化はカーボンニュートラルのカギとなると言われており、中でも、IGBTは現在幅広い分野に使用されている主要なパワー半導体で、さらなる電力損失低減への期待が高まっている。今回開発した技術により、再生可能エネルギーシステムや電気自動車、鉄道、産業機器といったあらゆる電力機器に搭載される電力変換器の高効率化が見込める。

●詳細は下記URLより

https://www.global.toshiba/jp/technology/corporate/rdc/rd/topics/21/2106-01.html

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