第7世代のIGBT、ルネサスが13品種を製品化：TECHNO-FRONTIER 2012 パワー半導体

ルネサス エレクトロニクスは、導通損失とターンオフ損失がいずれも低い第7世代のIGBTを製品化した。太陽光発電システムなどに向ける。

[畑陽一郎，EE Times Japan]

パッケージとダイ

　ルネサス エレクトロニクスは、同社の第7世代に相当するIGBTを、「TECHNO-FRONTIER 2012（テクノフロンティア2012）」（2012年7月11〜13日、東京ビッグサイト）で展示した。太陽光発電システムに用いるパワーコンディショナーや産業用モーターのインバータなど高電圧・大電流の用途に向けたIGBTである。650V品と1250V品、合わせて13品種を用意した。コレクタ電流は30〜400Aである。

　第7世代IGBTの開発目的は、飽和電圧（V_CE）を高めつつ、負荷短絡耐量（t_sc）を長くすること。飽和電圧が下がれば、導通損失を低減できる。負荷短絡耐量を長くできれば、無制限に電流が流れた場合にもより長い時間、破壊は起こらず、信頼性が高まる。

　ただし、IGBTは、一般に飽和電圧と負荷短絡耐量がトレードオフの関係にある。そこで第7世代品では「p型層とn型層のドープ濃度調整によって導通損失を低減し、飽和電圧を10〜20％引き下げることに成功した（図1、図2）。負荷短絡耐量は、表面セル構造を最適化することによって、第6世代の8μ秒から今回10μ秒に引き上げることができた」（同社）。

図1　飽和電圧の改善　飽和電圧を従来の650V品の1.8Vから1.6Vに引き下げることができた。1250V品では2.1Vから1.8Vに下がった。

図2　IGBTのウエハーと素子構造　ウエハー構造のうち、左側が第5世代品（280〜300μm厚）、右側が第7世代品である。第7世代品のウエハー厚は第6世代と同じ70〜80μm（600V品の場合）である。

　同時に表面構造の最適化とドープ濃度調整によって、帰還容量（C_rss）を10％低減できたため、第6世代品よりも高速にスイッチングできるという。「立ち下がり時間（tf）は600V品で80ns、1250V品で130nsと短くなった」（同社、図3）。

図3　導通損失とスイッチング損失の関係　600V品について、スイッチング損失のうち、ターンオフ損失を示した。

　第7世代品のサンプル出荷は2012年7月から開始した。2012年9月から量産を始める。当初は、ほとんどの品種をウエハーやダイとして販売する。パッケージに封止した品種は当初は1品種（TO-247パッケージ、耐圧650V、100Aまたは50A）にとどまるが、順次増やしていく予定である。