東芝、ダブルゲート構造の逆導通型IEGTを開発：スイッチング損失を24％低減

東芝デバイス＆ストレージと東芝は、ダブルゲート構造を採用することでスイッチング損失を低減した、耐圧4500Vの逆導通型IEGT（電子注入促進型絶縁ゲートトランジスタ）を開発したと発表した。2025年以降の実用化を目指す。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

MGとCGを設けて、導通損失とスイッチング損失の関係を改善

　東芝デバイス＆ストレージと東芝は2022年6月、ダブルゲート構造を採用することでスイッチング損失を低減した、耐圧4500Vの逆導通型IEGT（電子注入促進型絶縁ゲートトランジスタ）を開発したと発表した。2025年以降の実用化を目指す。

　IEGTは、高耐圧や大電流動作といった特長を持ち、大容量インバーターや高電圧直流送電（HVDC）システムなどの用途に採用されているという。ところが、導通損失を低減させるとスイッチング損失が増加するという課題もあった。

　そこで今回、メインゲート（MG）とは別に、ホール制御型のコントロールゲート（CG）を設けたダブルゲート構造の逆導通型IEGTを開発した。従来のシングルゲート構造を採用した製品と比べ、導通損失を増やさずにスイッチング損失を低減できるという。

左は従来品、中央と右は開発品のデバイス構造と外観（クリックで拡大） 出所：東芝

　開発品は「IEGTモード」時に、ターンオフ時にMGより先にCGをオフとする。これによって、基板中に蓄積されていたホールを少なくし、ターンオフ損失を減らすことができる。一方、「ダイオードモード」時には、逆回復の直前にMGとCGを同時にオンする。これによって、基板中に蓄積された電子が少なくなり、逆回復損失を削減できるという。

　試作したダブルゲート構造の逆導通型IEGTとゲート制御技術を組み合わせ、その特性を評価した。この結果、シングルゲート構造の従来品と比べ、ターンオフ損失を24％、ターンオン損失を18％、それぞれ低減することができた。また、逆回復損失は32％も低減したという。これらの測定データから、開発品は導通損失を増加させずにスイッチング損失を24％も低減できることを確認した。

スイッチング波形の実測結果（クリックで拡大） 出所：東芝

スイッチング損失の低減効果 出所：東芝