鉄道向けSiCダイオード搭載の1200A/1700Vのパワーモジュール

　三菱電機は２０日、ＳｉＣ（炭化ケイ素）ダイオード搭載によりＳｉ（ケイ素）デバイスのみでは実現できない低損失で１２００Ａ/１７００Ｖという大容量パワーモジュールの開発を発表した。ＳｉＣのダイオードとＳｉのＩＧＢＴ（絶縁型バイポーラトランジスタ）と組み合わせた。同社はこれを用いたインバータで鉄道車両用モーターの３００ｋＷにおける安定駆動の確認にも成功。「さらに低損失化と信頼性検証技術を進め、鉄道車両用などの大容量インバータの早期実用化を目指したい」（先端技術総合研究所パワーエレクトロニクス開発センター・小山健一センター長）。

　三菱電機は１９９０年代初頭からＳｉＣデバイスの開発に着手、家電から産業機器、自動車など産業用分野まで独自のＳｉＣパワーエレクトロニクス技術を適用、省エネに貢献してきた。社内のシナジー効果を生かし、チップ・モジュールから機器・システムまでを一貫開発できるのが強み。
　 今回の低消費電力で大容量動作を可能にする世界トップレベルの新型モジュールの開発は今後、世界的に市場の伸長が予測されている鉄道車両分野への展開に大きな一石を投ずるものとして注目される。

　 新開発モジュールはトランジスタ部に１５０Ａ/１７００ＶのＣＳＴＢＴを８個並列接続し、ダイオード部に７５Ａ/１７００ＶのＳｉＣ―ＳＢＤ（ショットキー・バリア・ダイオード）を１６個並列接続し、１２００Ａ/１７００Ｖの大容量パワーモジュールとした。

　 すべてがＳｉデバイスタイプに比べトランジスタのターン・オン損失が約５５％削減、ダイオードのリカバリ損失が９５％以上低減した。このパワーモジュールを３個用いたインバータで鉄道車両用３相モーターを駆動、３００ｋＷの出力が低速から高速まで良好な動作を確認している。同インバータは、従来のＳｉ製鉄道車両用インバータと比較して、ランカーブ損失シミュレーションにより、電力損失を最大約２８％削減、実走行を想定した平均損失で約１９％削減される。

　 関連特許は国内８３件、海外１７件を出願済み。

　 ◇ＣＳＴＢＴ＝キャリア蓄積効果により、オン電圧が低く低損失なトレンチ構造のＩＧＢＴ。