「パワーモジュール」評価サービス

近年、自動車の電動化が進み、電気自動車（EV）やハイブリッド車（HEV）のシェアも増えています。こうした自動車の進化に大きな役割を担っているのが車載用パワーデバイスやパワーモジュールです。

車載用パワーデバイスやパワーモジュールは、耐圧が高く、スイッチング速度が速く、電力損失が小さい特長を持ちます。

電気自動車（EV）やハイブリッド車（HEV）の省エネ性を高めるために、半導体は従来のSi（シリコン）より高耐圧、低損失、高速スイッチング性に優れる、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップ半導体が搭載されてきています。

また、次世代のパワーデバイス用ワイドバンドギャップ半導体と呼ばれる、Ga₂O₃（酸化ガリウム）は、SiCよりもコストメリットや理論的な損失が小さいことから注目されています。

WTIでは、ダイオード、MOSFET、IGBTの各種パワーデバイス（Si, SiC, GaN, Ga₂O₃（酸化ガリウム））及びパワーモジュールの静特性、スイッチング特性をはじめ、さまざまな評価サービスをご提供しております。

特に、ワイドバンドギャップ半導体（SiC, GaN, Ga₂O₃（酸化ガリウム））は、Si半導体よりも高電圧、高速スイッチング動作が可能なためノイズの問題が顕在化しやすくなっています。このため、デバイスの材料物性や構造に基づく動作特性などを把握した上で正しい測定や波形の取得をすることが必要となります。

また、製品の開発設計手法として、現在、モデルベース開発のようなフロントローディング設計がトレンドとなりつつあり、パワーエレクトロニクスの世界も例外ではありません。

WTIでは、パートナー会社の株式会社モーデック社と連携したシミュレーションモデルの提供についてもご提案させていただいております。

シミュレーションモデルに必要なパワーモジュールの内部インダクタンス等、正しいスイッチング波形、及びパラメータの取得にはノウハウが必要です。

このように、パワーモジュールの特性を取得するにはノウハウが必要であり、国内でも対応できる企業は少ないのが現状です。

• お客様の開発評価に伴うパワーデバイス、パワーモジュール評価
• 特性評価から信頼性評価まで一貫したパワーデバイス、パワーモジュール評価
• シミュレーションモデル作成に伴うスイッチング波形及びパラメータ取得

等、パワーデバイス、パワーモジュール評価に関するニーズは増えつつあります。

WTIでは、パートナー会社との連携含め、各種パワーデバイス、パワーモジュールをキーワードに、お客様の課題に対して解決策をご提案いたします。

 

静特性評価

• 2000 V 1500 Aクラスまでの製品に対応
• カーブトレーサを用い、パワーデバイス（MOSFET, IGBT, SiC など）、パワーモジュール等の静特性評価を実施
  （400A以上は、パートナー会社保有のカーブトレーサで測定）

静特性評価設備(カーブトレーサ)	パワーモジュール静特性評価結果例

 

VCE－IC　特性	VGE－IC　特性	VF－IF　特性

• 従来、2台のカーブトレーサを使い分けて測定していた製品を一括で自動計測

詳細はこちら　⇒　カーブトレーサ自動測定システム

 

端子間容量測定

• パワーデバイス（MOSFET, IGBT, SiC, など）、パワーモジュールなどの端子間容量を測定
• 最大電圧200Vまで対応可能

パワーモジュール　端子間容量測定結果

 

スイッチング特性評価

• 1200 Vクラスまでの製品に対応可能（MOSFET, IGBT, SiC など）
• パワーモジュール（650V、450A）、パワーデバイス（400V、30A）等の評価実績あり
  その他の条件も対応可否についてはご相談ください
• スイッチング特性の主要項目評価
  ◇ターンオン特性（t_r td_(on)等）
  ◇ターンオフ特性（t_r td_(off)等）
  ◇リカバリ特性（t_rr Q_rr等）
• シミュレーションモデル作成に伴うスイッチング波形及びパラメータ取得、配線や製品内部のインダクタンス評価

【スイッチング評価環境】

	内容
コンデンサ C	電流、電圧条件によって、コンデンサの容量と耐圧を決めます。 （例、900 V、1800 μF）
インダクタンスL負荷	1 μH～1 ｍHまでのインダクタンス数種類を保有しています。 電流条件によって選択します。
コンデンサと製品間の配線	配線インダクタンスは、特性に影響するためできる限り小さくする必要があります。パワーモジュール評価では、銅板のバスバー(平行平板)を使用します。 ※パワーデバイス（TO-220、TO-247パッケージ等）の評価では基板を使用する場合があります。
電流モニター	カレントトランス、ロゴスキーコイルを使用します。
ホットプレート	高温測定は、ホットプレートを使用します。 温度条件は最大200℃まで対応可能です。
ゲートドライバ	お客様支給を前提としております。 弊社保有のドライバの使用も可能です。

 

パワーモジュール　スイッチング評価　回路例	パワーモジュール　スイッチング評価　評価環境例

 

【スイッチング評価方法】

• スイッチング評価は、ダブルパルス試験と連続パルスで実施する方法があります。
• スイッチング評価は、オシロスコープで波形を観察しながら、データシートなどで規定されているスイッチング時間や電力損失などを測定
• パワーモジュールのターンオン、ターンオフ特性の測定は、電圧・電流条件からパルス幅とパルスの印加回数、L負荷値を設定
• 連続パルスによる測定例を下記に⽰します。
  V_CE = 300 [V] I_C = 100 [A] V_GE = ±15 [V]の場合
  電圧 = L負荷値 ☓ 電流値 ÷ パルス幅 ☓ パルス回数の式より
  L負荷 ＝ 200 [μH]、パルス幅 = 13.4 [μs]、パルス回数 ＝ 6 回　となる

• 波形から、データシート等に規定されているスイッチング時間などを測定
  

  

ターンオン、ターンオフ特性　スイッチング時間の規定