三菱電機がＳｉＣパワー半導体、電力損失20％超低減

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  開発したSiC-MOSFETの断面構造図

三菱電機は従来の炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体に比べ、電力損失を２０％以上低減できるＳｉＣパワー半導体を開発した。搭載機器に異常が発生した場合、素子に大電流が流れるが、これを抑える独自のウエハー構造を採用。大電流を制御することで短絡までの時間を延ばしつつ、損失を低減し省エネを実現した。自動車や産業機器、家電などに向けて提案し、２０２０年度以降の実用化を目指す。

半導体の性能を制御するためにＳｉＣウエハーに導入する不純物原子の量を変えることで、素子に異常が発生した際、電流を抑えるように働く構造にした。

現状のシリコン絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）は、短絡までの時間が一般的に８マイクロ―１０マイクロ秒（マイクロは１００万分の１）。同じ時間であれば、今回のＳｉＣ素子ではオン抵抗を約４０％低減できたとしている。

ＳｉＣパワー半導体はシリコンに比べて大電流を流せるため、省エネ化や素子の小型化などが見込める。一方で異常が発生した際に短絡までの時間が短く、高速で電流を遮断する特別な回路が必要となっている。

開発したＳｉＣパワー半導体は高速遮断回路が不要で、従来のシリコンと同じ遮断回路を採用できる。高度な回路形成技術がなくても利用できるようになり、ＳｉＣの普及が見込める。