JP2011004243A - スイッチ回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング素子である電界効果トランジスタに並列に接続されており、夫々炭化珪素(SiC)及び窒化ガリウム(GaN)からなる2つのショットキバリアダイオード(SBD)について、順方向に導通し始めるオン電圧の高低に応じて、順方向の電圧に対する電流の変化率が大小となるようにする。これにより、オン電圧が低い方のGaNからなるSBDから環流電流を先に導通させ、順方向の電圧の上昇と共に、オン電圧が高い方のSiCからなるSBDへより多くの環流電流を分流させるように導通させて、環流電流による導通損失を各SBDに分散させる。
【選択図】図3
Description
これにより、オン電圧が最も低い環流用ダイオード装置から環流電流が先に導通し始め、順方向の電圧の上昇と共に、オン電圧がより高い環流用ダイオード装置へより多くの環流電流が分流するように導通するため、環流電流による導通損失が各環流用ダイオード装置に分散される。また、環流用ダイオード装置が単一である場合と比較して順方向の電圧が全体的に低下するため、環流電流による導通損失の合計値が低減される。更にまた、各環流用ダイオード装置が高逆耐圧であることから高電圧のスイッチングが可能であり、リカバリ時間が短いために高い周波数領域までスイッチング損失が低減される。
また、GaNからなる小電力用に適したSBDが先に環流電流を導通させ、SiCからなる大電力用のSBDが後に環流電流の大半を導通させ得るため、半導体材料の違いによるSBDの特性に合わせた応用が可能となる。
従って、高い周波数においても大電力を扱う用途に適用することが可能となる。
(実施の形態1)
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係るインバータの構成を示す回路図である。図中電界効果トランジスタFET1,FET2,FET3,FET4の夫々はスイッチング素子である。また、電界効果トランジスタFET1及びダイオードD11,D12、電界効果トランジスタFET2及びダイオードD21,D22、電界効果トランジスタFET3及びダイオードD31,D32、並びに電界効果トランジスタFET4及びダイオードD11,D12の夫々はスイッチ回路であり、これらがいわゆるフルブリッジを構成するように接続されている。ダイオードD11,D12、D21,22、D31,D32、及びD41,D42の夫々は、電界効果トランジスタFET1、FET2、FET3、及びFET4に対し環流用ダイオード装置(いわゆる環流用ダイオード)として機能するものである。
図3及び図4は、SiC及びGaNを半導体材料とするSBDの順方向特性の例を示す特性図である。各図の横軸は順方向電圧(V)を表し、縦軸は電流(A)を表す。また、各図中の実線及び破線は、夫々SiCのSBD及びGaNのSBDの特性を示す。これらのSBDは、何れもリカバリ時間が極めて短く、逆耐圧が500Vを越えるものである。
尚、ここでのスイッチ回路がスイッチングする電力は、約2kW(200V×10A)である。
これにより、オン電圧が低い方のGaNからなる環流用ダイオード装置から環流電流が先に導通し始め、順方向の電圧の上昇と共に、オン電圧が高い方のSiCからなる環流用ダイオード装置へより多くの環流電流が分流するように導通するため、環流電流による導通損失が各環流用ダイオード装置に分散される。また、環流用ダイオード装置がSiC又はGaNからなる単一のダイオードである場合と比較して順方向の電圧が全体的に低下するため、環流電流による導通損失の合計値が低減される。更にまた、各環流用ダイオード装置が高逆耐圧であることから、200Vを越える高電圧のスイッチングが可能であり、リカバリ時間が短いため高い周波数領域までスイッチング損失が低減される。
従って、高い周波数においても大電力を扱う用途に適用することができる。
実施の形態1は、1つのスイッチング素子に並列に接続される2つの環流用ダイオード装置の夫々が1つのダイオードで構成される形態であるのに対し、実施の形態2は、1つのスイッチング素子に並列に接続される2つの環流用ダイオード装置の一方が複数のダイオードで構成される形態である。
FET1、FET2、FET3、FET4 電界効果トランジスタ(スイッチング素子)
G1、G2、G3、G4 ゲート
LD1 負荷
L1 誘導負荷
C1 容量負荷
R1 抵抗負荷
Claims (5)
- 1個又は直列接続された複数個のダイオードを環流用ダイオード装置とし、順方向に導通し始めるオン電圧が相異なる複数の環流用ダイオード装置をスイッチング素子に並列に接続したスイッチ回路において、
前記環流用ダイオード装置は、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料からなり、オン電圧の高低に応じて導通後の電圧に対する電流の変化率が大小となるようにしてあること
を特徴とするスイッチ回路。 - 前記複数の環流用ダイオード装置の少なくとも1つは、ショットキバリアダイオードで構成されることを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路。
- 前記複数の環流用ダイオード装置は、相異なる半導体材料からなるショットキバリアダイオードで構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチ回路。
- 前記相異なる半導体材料には、炭化珪素及び窒化ガリウムが含まれることを特徴とする請求項3に記載のスイッチ回路。
- 前記スイッチング素子は、炭化珪素を半導体材料とする電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1から4までの何れか1項に記載のスイッチ回路。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4818489B1 (ja) * | 2011-01-31 | 2011-11-16 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2012186899A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
JP2013013224A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 双方向スイッチ |
JP2015042079A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | ダイオード回路およびdc−dcコンバータ |
JP2015162979A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
US9654027B2 (en) | 2014-05-23 | 2017-05-16 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power converter using the same |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62109564U (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-13 | ||
JP2006524432A (ja) * | 2003-04-24 | 2006-10-26 | クリー インコーポレイテッド | 一体化逆並列接合障壁ショットキーフリーホイーリングダイオードを備えた炭化珪素mosfetおよびその製造方法 |
JP2007305836A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換回路 |
JP2008017237A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品およびその電子部品を用いた電力変換器 |
JP2008271207A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Hitachi Ltd | フリーホイールダイオードとを有する回路装置 |
JP2009032769A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
-
2009
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62109564U (ja) * | 1985-12-24 | 1987-07-13 | ||
JP2006524432A (ja) * | 2003-04-24 | 2006-10-26 | クリー インコーポレイテッド | 一体化逆並列接合障壁ショットキーフリーホイーリングダイオードを備えた炭化珪素mosfetおよびその製造方法 |
JP2007305836A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換回路 |
JP2008017237A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品およびその電子部品を用いた電力変換器 |
JP2008271207A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Hitachi Ltd | フリーホイールダイオードとを有する回路装置 |
JP2009032769A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4818489B1 (ja) * | 2011-01-31 | 2011-11-16 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
WO2012104969A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-09 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
US9281776B2 (en) | 2011-01-31 | 2016-03-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus including different voltage-type bridge circuits |
JP2012186899A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
US9007736B2 (en) | 2011-03-04 | 2015-04-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Power module |
JP2013013224A (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 双方向スイッチ |
JP2015042079A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 株式会社東芝 | ダイオード回路およびdc−dcコンバータ |
JP2015162979A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
US9654027B2 (en) | 2014-05-23 | 2017-05-16 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and power converter using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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