パワー半導体「SiC-MOSFET」の高精度回路シミュレーション技術で回路設計の効率化へ三菱電機

三菱電機は2020年7月9日、パワー半導体「SiC-MOSFET 1200V-Nシリーズ」が搭載されるパワーエレクトロニクス機器設計時の回路シミュレーション技術として、高精度SPICEモデルを開発したと発表した。高精度SPICEモデルを活用すれば、モデルに独自の実験手法による詳細な評価データを反映し、半導体素子の高速スイッチング動作のシミュレーションが高精度で可能となるという。

従来のSPICEモデルは、SiC-MOSFETの高速スイッチング動作時における電流波形の解析精度が十分ではなく、実験データを複数の駆動条件で追加し、SPICEモデルの解析精度を補完する必要があった。

一方、新たに開発された高精度SPICEモデルでは、寄生容量の特性をSiC-MOSFETのスイッチング中の電圧、電流波形から詳細に評価し、その評価結果をより正確にSPICEモデルに反映することで、実験とほぼ同等のスイッチング波形のシミュレーションが可能。これまで不可能だった高精度での高速スイッチング時の電流波形のシミュレーションが可能になり、パワーエレクトロニクス機器の回路設計を効率化できる。

例えば、SiC-MOSFETが非導通から導通へと変わるターンオンスイッチング波形の解析では、全ての電圧、電流で実験した測定値とシミュレーション結果がほぼ一致。特にドレイン電流の波形は電流立ち上がり波形の誤差を従来の40％から15％に削減している。

三菱電機は、今後、現在の室温対応のSPICEモデルに、高温対応のパラメータを追加し、社外への提供を目指すとしている。

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