6500V定格圧接型IEGTチップを開発、東芝D＆S：装置の高電圧化や小型化が可能に

東芝デバイス＆ストレージ（東芝D＆S）は、高い遮断耐量と短絡耐量を両立させた6500V定格の圧接型IEGT（電子注入促進型絶縁ゲートトランジスタ）チップを開発した。変換装置の高電圧化や小型化が可能となる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

高電圧動作時において安定した遮断特性と短絡耐量を実現

　東芝デバイス＆ストレージ（東芝D＆S）は2026年6月、高い遮断耐量と短絡耐量を両立させた6500V定格の圧接型IEGT（電子注入促進型絶縁ゲートトランジスタ）チップを開発したと発表した。変換装置の高電圧化や小型化が可能となる。

　6500V定格IEGTチップは、ダミーセルショート構造を採用した。さらに、ダミートレンチ間のメサ幅を最適化するとともに、Pベース層直下へNバリア層を導入した。これにより、キャリアの流れを最適化し、電流遮断時の電流分布を均一にすることで、高電圧動作時においても安定した遮断特性と短絡耐性を実現した。導通損失とスイッチング損失のトレードオフを改善できたことも確認した。

左が従来構造、右は開発したトレンチ型第2世代IEGTの素子構造［クリックで拡大］ 出所：東芝D＆S

従来構造品と開発したトレンチ型IEGTの導通損失および、ターンオフ損失の比較［クリックで拡大］ 出所：東芝D＆S

　終端部では、電界を分散するガードリング層と半絶縁膜を用いる終端設計を新たに採用した。これにより、6500V以上の耐圧を達成した。また、半絶縁膜とシリコン界面のプロセス条件を最適化することで、バイアス試験後の耐圧変動を抑え、安定した耐圧特性を実現した。

開発したIEGTの終端構造［クリックで拡大］ 出所：東芝D＆S

バイアス試験前後の耐圧変動の比較［クリックで拡大］ 出所：東芝D＆S

　東芝D＆Sは、開発したIEGTチップを搭載した6500V／2000A定格の圧接型IEGT（PPI）「ST2000JXH35A」を製品化した。この製品を採用すれば4500V定格素子を用いる場合に比べ、直流送電システムに用いる素子の直列段数を、約33％削減できるという。