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富士电机技术期刊

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专辑：有助于能源管理的功率半导体

专辑：有助于能源管理的功率半导体

富士电机将通过能源与环境事业为实现可持续发展的社会做出贡献作为经营方针的支柱，在整个企业活动中推进SDGs，将供应链纳入视野，致力于解决以全球变暖为首的社会、环境课题。通过该举措来应对国际社会全面提升经济、社会与环境的目标，为实现安全放心、可持续发展的社会做出贡献。
在工业领域和社会基础设施等各种系统中所用的电力电子设备以及在驱动这些设备方面起着重要作用的功率半导体器件的性能改善，对低碳社会的实现而言非常重要。本专辑将针对富士电机的功率半导体器件，介绍其最新技术及产品。
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［专辑寄语］从微分方程到偏微分方程的世界

小笠原悟司 OGASAWARA, Satoshi 北海道大学 大学院情报科学研究院 教授

功率半导体的现状与展望

大西　泰彦、宫坂　忠志、井川　　修
国际社会旨通过能源、环境事业实现可持续发展的社会。为此，富士电机在将供应链纳入视野的整体企业活动中推进SDGs，致力于解决以全球变暖为首的社会、环境课题。其中，在应对日益受到关注的节能化、低碳化和无碳化等环境问题的措施中，电力电子技术尤为重要。本专辑中所介绍的功率半导体是电力电子方面的关键器件，富士电机希望通过其技术革新为实现可持续发展的社会做出贡献。 本稿将对功率半导体产品和技术的现状和展望进行介绍。点击下载

xEV用IGBT模块过电流耐量的提高

原　　康文、吉田　崇一、井上　大辅
近年来，随着节能化和CO2 排放限制的推进，世界各国都在加速向混合动力汽车和纯电动汽车类电动车辆转变。搭载于电动化车辆变频器上的车载IGBT，需要提高对异常情况下所产生的过电流的耐量（I2t 耐量）。富士电机开发了搭载RC-IGBT的xEV 用IGBT 模块，采用了引线框架方式连接RC-IGBT 表面电极电路，提高了I2t 耐量。传统结构采用了单独FWD 和引线焊接的方式，而通过RC-IGBT 与引线框架的组合结构，I2t 耐量提高了2.6 倍。点击下载

xEV用功率半导体模块的直接水冷技术

玉井　雄大、小山　贵裕、井上　大辅
汽车工业正在加速向以电能为动力源的电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）转换，这些汽车需要小型、薄型且具有高可靠性的功率模块。为满足这一需求，富士电机开发了散热器与水冷套一体化的直接水冷结构，并逐代改善了冷却性能。相对于传统的开放式散热器结构，采用这种结构可抑制冷却器的变形，将散热器的底座厚度薄型化至20%，不仅实现了散热性能的提高及2 倍以上的温度循环耐量，还提高了可靠性。点击下载

车载用第5代IPS“F5202H”

岩田　英树、丰田　善昭、中村　贤平
近年来，随着汽车电动化，电子控制系统规模变大，对各部件的小型化与高散热化要求越来越高。针对这些要求，富士电机开发了车载用第5代IPS“F5202H”。该设备搭载了可高精度检测负载电流的运算放大器，通过使用三重扩散结构器件，在维持基本功能的前提下，比传统芯片尺寸减少了45%。另外，通过采用有助于小型化与高散热化的SON 封装，封装面积削减了45%、热阻降低了80%。同时，考虑到要搭载在发动机室内恶劣的环境中，本设备满足车载集成电路（IC）的可靠性标准AEC-Q100。点击下载

第7代“X系列”产业用1200V/2400A RC-IGBT模块

挂布　光泰、山野　彰生、平田　朋也
为了满足IGBT模块小型化和高可靠性化的市场要求，富士电机开发了将IGBT和FWD单芯片化的RC-IGBT（Reverse-Conducting IGBT）。将第7代“X系列”芯片技术及封装技术与RC-IGBT技术相结合，将第7代“X系列”产业用1200V RC-IGBT模块系列化，加入2400A，扩大了额定电流。由此，与传统产品相比，大幅改善了实际工作时的芯片接合温度和接合温度温升，有助于电力转换装置输出的进一步提高、小型化和高可靠性化。点击下载

第2代1200V All-SiC模块的产品系列扩大

高崎　爱子、奥村　启树、丸山　力宏
富士电机将搭载在各种电力转换装置上的Si-IGBT模块产品推向市场，为实现低碳社会做出贡献。此次，为了改善电力转换效率，开发了搭载第2代1200V 沟槽型栅结构SiC-MOSFET芯片的All-SiC模块。通过采用具有低导通电阻的第2代SiC沟槽型栅MOSFET，在保持与现有产品兼容性的同时，还可降低内部电感，实现了低损耗化。这样，与传统Si-IGBT模块相比，可将变频器损耗降低63%，有助于电力电子设备的高密度化和小型化。 点击下载

采用小型封装“P644”的第7代“X系列”IGBT-IPM

寺岛　健史、及木　达矢、大濑　智文
为满足电力转换装置进一步小型化、高效化、高输出化的要求，富士电机开发了采用业界最小级别的“P644”封装作为内置制动电路IPM的IGBT-IPM。该产品属于应用了第7代芯片技术和封装技术的“X系列”IPM产品系列。与传统产品“V系列”IPM“P636”相比，连续工作时的功率损耗减少了约17%，可在150℃高温下工作。因此，模块设置面积可缩小约12%，变频器输出电流可增加约26%。点击下载

分立器件IGBT“XS系列”的产品系列扩大

原　　幸仁、前田　　凉、坂井　琢磨
在不间断电源装置（UPS）和功率调节器（PCS）中所用的半导体开关元件的进一步低损耗化对提高装置效率而言极其重要。为此，富士电机推出了可改善导通损耗与开关损耗的均衡特性、提高UPS和PCS效率的650V和1200V 耐压的分立器件IGBT“XS系列”。此次，又开发出TO-247-4封装产品，并已将其添加到产品系列之中。该产品增加了可进一步降低开关损耗的辅助发射极端子。额定值为1200V/75A，与传统TO-247封装产品相比，开关损耗降低了20～30%。 点击下载

第4 代临界模式PFC 控制IC“FA1B00N”

日朝　信行、远藤　勇太、矢口　幸宏
近年来，随着电子设备的小型化和轻量化，开关电源的普及不断扩大，不仅要实现LED照明等电子设备的长寿命化与低价格化，同时还要求设备具备高可靠性、能降低电源成本。为了满足这些要求，富士电机开发了第4 代临界模式PFC（Power Factor Correction）控制IC“FA1B00N”。除了传统产品的原有功能，新开发产品通过追加启动时的过冲减少功能等保护功能及提高PFC 输出电压和过电压检测电压的精度，提高了电子设备的可靠性，降低了电源成本。点击下载

1.2kV SiC超结MOSFET

俵　　武志、马场　正和、竹中　研介
以4H-SiC为材料，反复进行n型外延生长和Al离子注入，制作了1.2kV耐压的SiC超结MOSFET（SiC-SJ-MOSFET），并对其静态特性和恢复特性进行了评价。与传统的SiC沟槽型栅MOSFET相比，SiC-SJ-MOSFET的175℃导通电阻降至55%～67%。另外，关于恢复特性，在175℃下积累电荷量仅略有增加，未观察到过高的浪涌电压。从以上结果可知，将SiC-SJ-MOSFET应用于变频器电路时，可望降低总损耗。点击下载
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