炭化ケイ素（SiC)適用の鉄道車両インバータ用モジュール

　日立製作所は、シリコンに代わるパワーデバイスとして注目されている炭化ケイ素（ＳｉＣ）を適用し、鉄道車両インバータ用３.３ｋＶ／１２００Ａ小型ハイブリッドモジュールを開発したと発表した。従来のシリコンで構成したモジュールに比較して、３分の２に小型化されている。

　ＳｉＣは、現在主流のシリコンに比べ、絶縁破壊電界強度が約１０倍高く、高耐圧である。このような特徴からパワーデバイス用材料として注目され、開発が進んでいる。

　現在、鉄道インバータは、国内では１５００Ｖ架線用といった高電圧向けが多く、高い耐圧を有するパワーモジュールの小型化が求められている。

　０９年に日立は、ショットキー接合とｐｎ接合を組み合わせた構造を採用した３ｋＶ級ＳｉＣ―ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）を開発し、これを搭載したパワーモジュールも開発した。

　今回、ＳｉＣ―ＳＢＤとＳｉ―ＩＧＢＴ（シリコンによる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を新たに開発し、組み合わせた鉄道車両インバータ向け小型・高耐圧・大電流のハイブリッドモジュールを開発した。

　ＳｉＣ―ＳＢＤでは、シミュレーションでデバイス構造を最適化することにより、損失と漏れ電流を改善し、電界強度を緩和した。これによって単位面積当たりの電流量を増やし、信頼性を向上することに成功した。

　Ｓｉ―ＩＧＢＴでは、シミュレーションによって、デバイス特性の最適化を図った。