三菱電機は、2月に都内で開催した最新技術成果披露会で、すべてのパワー半導体にSiC（シリコンカーバイド）デバイスを使用した「全SiCパワーモジュール」と、同モジュールを利用することで従来のSi（シリコン）デバイスを使用する場合と比べて約4倍のパワー密度を達成した「SiCインバータ」を公開した。

　今回開発した全SiCパワーモジュールでは、インバータ回路に3mm角のSiC-MOSFETとSiC-SBD（ショットキーバリアダイオード）を、整流回路に新開発となる100Aのスイッチング動作が可能な5mm角のSiC-SBDを使用している。一般的なインバータに用いられているSiベースのIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）デバイスを使用したパワーモジュールと比べて、電力損失を約50％低減した。

　この全SiCパワーモジュールを用いて、3.7kW出力のインバータを設計したところ、一般的なSi-IGBTデバイスを使ったインバータと比べて4倍以上のパワー密度となる9W／cm³にまで向上することができた。また、5mm角のSiC-MOSFETの試作も行っており、耐圧1200V、約50Aでの動作を確認した。100Aで動作する5mm角のSiC-SBDとともに、3mm角のSiCデバイスの動作上限である約20Aを大幅に上回っている。

　SiCは、従来のSiと比べて高耐圧・低損失の次世代パワー半導体材料として知られ、特にSiC-MOSFETは小型で低力損失の小さいインバータを実現できることから、機器の電力利用効率の向上と二酸化炭素排出低減に役立つとして早期の実用化が期待されている。同社は2006年に、耐圧1200V、電流10A級の3mm角のSiCデバイスによるパワーモジュールを使ったインバータで3.7kW定格の三相モーターを駆動させている。今回の開発成果は、インバータのさらなる小型化と、5mm角デバイスによる大容量化を目指したものになる。

　同社は今後もSiCデバイスとSiCインバータの開発を積極的に進める方針。下村節宏執行役社長は、具体的な市場投入時期は明かさなかったものの「2021年までに、当社製品からの二酸化炭素排出量を2000年度比で30％削減するという『環境ビジョン2021』を実現するためのキーデバイスであり、2021年までに製品に広く採用されている必要がある」と語った。
（朴尚洙）