プレスリリース
2002
2002年5月23日
世界初の電力用高温高速ＳｉＣダイオードモジュールの開発について
| 当社は、この度、株式会社日立製作所および株式会社クリー（ＣＲＥＥ）社と共同で、次世代の電力変換設備の基盤装置として期待される素材であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を使ったダイオードモジュールを世界で初めて開発しました。
現在、交流電流を直流に変換するなどあらゆる分野で、電力を制御するためにシリコン（Ｓｉ）パワー半導体素子が使われていますが、Ｓｉ材料は電力変換に伴う損失が大きく、耐圧が低いことや高温で動作できないなど、電気事業用途では性能的に限界に直面しています。このため、Ｓｉ材料に比べ物理的・電気的に優れた特性を持つＳｉＣ材料が注目され、近年、日米欧で活発な開発競争が展開されています。当社はこれまで、(株)クリー社と共同で、世界に先駆けて１２．３ｋＶ級高耐圧超高速ＳｉＣダイオード（平成１２年２月２１日お知らせ済み）と４．５ｋＶ級超低損失ＳｉＣトランジスタ（平成１３年１月１５日お知らせ済み）を開発することに成功しましたが、ＳｉＣは結晶欠陥が多く大面積チップの作製が困難なため、大電流化が可能なダイオードモジュールが形成できないという問題点がありました。 今回、結晶欠陥部を避けてＳｉＣチップを製作する技術の開発によりチップの大面積化を可能にしたことと、チップ間の高温圧接技術の開発により並列接続を可能にしたことにより、ＳｉＣダイオードチップを複数個内蔵したダイオードモジュールの開発に成功し、大電流化と耐高温化が実現しました。これまでのＳｉＣダイオードは、電流容量が１～５Ａ、動作が可能な温度は２５０℃まででしたが、開発したモジュールは耐圧５ｋＶ・電流容量２００Ａおよび耐圧３ｋＶ・電流容量６００Ａであり、３５０℃の高温下でも使用することができます。また、従来の電力用高耐圧Ｓｉダイオードに比べても、電力変換速度が１０倍になるため損失低減ができること、Ｓｉでは不可能な高い動作温度が可能になるため、装置の小型化や効率化が可能になるといったメリットがあります。 当面、電力用Ｓｉスイッチング素子と組み合わせて大電力用インバータを開発しますが、近い将来、ＳｉＣスイッチング素子もダイオードと一緒にモジュールに内蔵した大電力用インバータを開発し、電力用途への実用化・商品化を図ります。特に、レドックスフロー電池と組み合わせて小型高性能の瞬低対策装置や非常用電源、負荷平準化装置への適用を目指します。 将来は、マイクロガスタービンや燃料電池などの分散型電源を系統に連系するインバータ装置等に適用することで省エネ化を図ります。また、電力会社間で電力を融通し合う系統間連系装置や系統安定化装置に適用できれば、超高圧送電線における事故等による電圧変動や周波数変動の影響範囲を最小限に食い止め、電力そのものの高品質を維持できます。さらには、電気自動車やリニアモーターカーのインバータ、レーザやＸ線源用の高耐圧電源、ＣＲＴディスプレーの駆動装置、高精細テレビやモバイル通信局用電波発信装置への活用も有望視されています。 なお、本開発モジュールの詳細技術は、６月３日～７日に米国のサンタフェ市で開催されるＩＥＥＥ主催のパワー半導体素子の国際学会ＩＳＰＳＤ（International
Symposium on Power Semiconductor Device's & ICs）で発表する予定です。 以 上
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＜参考資料＞
