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左側がサイドゲート構造で、右が一般的なIGBTの構造。今回の「デュアルゲート」では、サイドゲート構造の図中にある2つゲートのうち、一方を「コントロールゲート」に、もう一方を「スイッチングゲート」として利用する
左側がサイドゲート構造で、右が一般的なIGBTの構造。今回の「デュアルゲート」では、サイドゲート構造の図中にある2つゲートのうち、一方を「コントロールゲート」に、もう一方を「スイッチングゲート」として利用する
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 日立製作所は、同社従来品に比べてスイッチングの損失を大幅に削減できるIGBTを試作し、「PCIM Europe 2017」(2017年5月16~18日、ドイツ・ニュルンベルク)内のカンファレンスで発表した。同社が次世代のIGBTとして開発を進める、スイッチング損失の低減に向く「サイドゲート」構造を発展させたものである(関連記事)。今回は、駆動方法に改善とこの駆動方法向けのサイドゲート構造を設けることで、ターンオフ時のスイッチング損失を約3割削減した。

 サイドゲート構造では、従来のIGBTよりも幅が広いトレンチ(溝)を掘り、その側壁にゲートを作る。この構造の利点の1つは、帰還容量「Cres」(ミラー容量)を小さくできることである。これにより、従来のIGBTと同じオン電圧(Vce(sat))を維持しながら、ターンオフ損失(Eoff)の低減につなげられる。IGBTは一般に、オン電圧とターンオフ損失はトレードオフの関係にある。オン電圧を下げて導通損失を下げると、ターンオフ損失が大きくなる。一方、ターンオフ損失を小さくすると、オン電圧が上がってしまう。このトレードオフの関係を改善し、損失低減を図るのが、IGBTの開発ポイントである。