Fuji Electric Review
Vol.70-No.4,2024
탈탄화 사회를 달성하기위한 반도체 전력
탈탄화 된 사회를 달성하기위한 전력 반도체
지구 온난화의 주요 동인 인 온실 가스 배출을 줄이기 위해 글로벌 노력이 확대되고 있습니다. 에너지 및 환경 비즈니스를 통해 지속 가능한 개발 목표 (SDG)를 달성하는 데 전념하는 회사 인 Fuji Electric은 기업 철학에 따라“번영에 기여하는”,“창의성을 장려”하고“환경에 대한 하모니를 찾는 데 초점을 맞추기위한 우리의 추진력을 구현하는 우리의 추진력과 기술과 기술을 창출하는 데 집중하고 있습니다. 이 특수 문제는 사회 탈탄화를위한 필수 장치 인 전력 반도체에 중점을두고, 자동차 전기 화를 위해 설계된 신제품을 선보이며 태양 광 및 풍력과 같은 재생 가능한 에너지 원의 채택뿐만 아니라 전력 전자 장치의 효율성과 신뢰성을 향상시키기 위해 개발 된 새로운 기술.
Fujita, Hideaki
Onishi, Yasuhiko; 미야사카, 타다시; 이카와, 오사무
태양 및 풍력 발전과 같은 재생 가능한 에너지 원을 도입하여 온실 가스 배출을 줄이기 위해; 자동차의 전기화; 전력 전자 장치 장비의 효율성 증가로 전력 반도체에 대한 핵심 장치로서의 기대가 높아지고 있습니다. 그들의 대표자는 단열 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)와 실리콘 카바이드 (SIC)를 사용하는 금속 산화물-세미 도자 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET)가 포함됩니다. 이 두 장치를 중심으로 Fuji Electric은 더 높은 효율성, 더 큰 소형화 및 신뢰성 향상에 대한 요구를 충족시키는 제품을 제공합니다. 우리는 또한 부식성 환경에서 제품 내구성을 높이기 위해 고전압 수직 Gan-Mosfets 및 기술을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
Kamiya, Masahide; 아라이, 노부 하이드; Adachi, Shinichiro
자동차의 전기 화는 온실 가스 배출을 줄이기 위해 앞으로 나아가고 있습니다. 이 전환은 대형 차량뿐만 아니라 작고 작은 차량에도 적용됩니다. 따라서 Fuji Electric은 "M682"IGBT 모듈을 개발했으며, 이는 광장 및 소형 차량의 50 ~ 100kW 클래스 모터 출력 용량에 적합합니다. 냉각기에는 Cu베이스 플레이트를 직접 냉각시키는 직접 액체 냉각 구조가 있으며, 흐름 경로에 제공된 리브의 최적화 된 모양 및 배열은 모듈이 컴팩트 한 크기, 저압 손실 및 낮은 열 저항을 전달할 수있게합니다. 10%로 축소 된이 모듈은 동일한 패키지와 함께 쿨러와 칩의 조합에 따라 출력 용량이 50, 75 및 100kW 인 모터에 사용할 수 있습니다..
Kani, Tomoyuki; Uchida, Takafumi
재생 에너지의 확산은 온실 가스 배출을 줄이기 위해 가속화되고 있습니다. 따라서 전력 변환 시스템에 사용되는 전력 반도체는 생성 된 손실을 더욱 줄이고 전류 밀도를 높이려면 필요합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 Fuji Electric은 1,500V DC의 전력 변환 시스템의 2 레벨 회로에 적합한 정격 전압의 2,300V 전압을 갖춘 모든 SIC 모듈을 개발했습니다. 높은 용량에 적합한 HPNC 패키지에 3 세대 Sic-Mosfet 칩이 장착 된이 모듈은 전력 변환 시스템에 통합 될 때 생성 된 손실을 50% 줄였습니다. 모듈 발자국이 68%감소 했음에도 불구하고 현재 밀도가 대략 3 배가되었습니다.
Kobayashi, 유토; Zheng, Mao; Onogawa, Atsushi
온실 가스 배출을 줄이기 위해 재생 가능한 에너지 자원의 도입이 확대되고 있습니다. 태양열 발전 시스템의 설치가 증가하는 경우 종종 태양 전지판 및 PCS와 함께 스토리지 시스템 (ESS)의 공동 위치가 포함됩니다. Fuji Electric은 1,200V 등급의 "M276"표준 2 팩 IGBT 모듈의 라인업을 제공했으며, 이는 중간 용량 태양 발전 시스템에 사용되는 3 레벨 PCS 및 ESS에 적합합니다. 우리는 최대 정격 전류가 800A 인 라인업에 새로 추가했습니다. 우리는 칩 장착 영역을 2 개의 단열 기판을 사용하여 35% 씩 확장하고, 칩 크기를 최적화했으며, 동일한 외부 치수로 정격 전류를 증가시켜 PCS에 사용될 때 Module이 이전의 전류보다 38%, ESS에 사용될 때 17% ~ 18%를 제공 할 수 있습니다.
아사노, 타이 조; 아카 하네, 마사시; Iwamoto, Motomitsu
Smart Factory로의 전환이 AI와 IoT를 사용하여 증가함에 따라 네이버 이 스포츠 전자 장치 장비가 시스템 다운 타임을 최소화하려면 예측 유지 보수가 필요합니다. 네이버 이 스포츠 전자 장치 장비의 고장 원인 중 하나는 전원 모듈의 수명이며,이를 예측하려면 전원 장치의 온도를 정확하게 감지해야합니다. 따라서 Fuji Electric은 네이버 이 스포츠 모듈에 통합 할 온도 센서 IC를 개발했습니다. 온도 신호는 스위칭 노이즈의 영향을 최소화하기 위해 디지털 신호로 변환되며 회로는 온도 의존성이 낮고 IC 내부의 노이즈에 의해 영향을받지 않도록 설계되어 -40 ° C ~ +200 ° C의 범위에서 온도 감지 정확도가 ± 3 ° C입니다.
Takeda, Mariko; 이토, 히디 디; 키미 지마, 데이지
심한 부식 환경에서 전력 모듈의 사용은 황 부식으로 인해 단락을 유발할 수 있습니다. Fuji Electric은 심한 환경에서도 사용할 수있는 제품을 개발하기 위해 부식 메커니즘을 기반으로 유황 부식 평가 기술을 설립했습니다. 우리는 전압 적용 조건, 가스 유형 및 기판 유형의 영향을 연구하고 교류 전류 (AC)의 적용된 전압 및 혼합 흐름 가스 (MFG)가 황 부식에 대한 가속 테스트 조건에 적합하다는 것을 발견했습니다. 이 기술은 실제 사용 환경에서 부식 형태를 시뮬레이션하고 ISA-71.01 표준에 따라 테스트 환경의 79 배를 가속하여 부식 속도를 평가할 수 있습니다..
Tanaka, Ryo; 콘도, 츠루기; Takashima, Shinya
Fuji Electric은 수직 Gan-Mosfets의 개발을 위해 노력하고 있으며, 이는 Sic-Mosfets에 따른 Nextgeneration 전력 반도체 장치 일 것으로 예상됩니다. 우리는 GAN 표면을 ALN 보호 필름으로 덮고 1,300 ° C에서 열처리를 수행하여 이식 된 도펀트를 활성화하고 이식으로 인한 결정 결함을 제거하면서 GAN의 열 분해를 억제합니다. 또한, MOS 인터페이스를 평평하게 할 수있는 플라즈마 CVD 공정을 결합하여 1,200V의 분해 전압을 갖는 수직 간 모스 프트를 달성했습니다. 온 저항은 Sic-mosfet의 대략적으로 절반으로 반응하여 높은 고장 전압의 타당성과 낮은 저항성 수직 Gan-Mosfets의 타당성을 보여줍니다..
Sakai, Takuma; 유카와, 푸 모; Hiu Baocong
Fuji Electric은 성능을 향상시키고 네이버 이 스포츠 전자 장치의 개발 기간을 단축하는 데 도움이되는 고정밀 IGBT 시뮬레이터를 제공합니다. 이 시뮬레이터는 회로 구성 및 PWM 제어 방법의 선택 및 매개 변수 입력을 통해 장치의 손실 및 온도를 출력합니다. 우리는 새로 개발 한 수명 계산 기능을 개발했습니다. 이 기능은 장치의 열 피로를 담당하는 온도 변화를 신속하게 계산할 수 있으며 비 흐름 방법에 따라 크기와 발생 수를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 Arrhenius 방정식에 적용하여 실제 작동 온도에서 매우 정확한 네이버 이 스포츠 사이클링 수명을 추정합니다. 이 기술은 과도한 마진이 줄어든 적절한 설계를 가능하게했습니다.
