モータ用インバータのSiC/GaN電力変換 – ダイナミックマップ

出版:株式会社ネオテクノロジー 出版年月:2022年5月

モータ用インバータのSiC/GaN電力変換

税込価格198,000円
税抜価格180,000円
種別日本語調査報告書(オンラインアクセス)

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ネオテクノロジー「モータ用インバータのSiC/GaN電力変換」は化合物パワー半導体として注目されているSiC(炭化ケイ素)とGaN(窒化ガリウム)による電力変換を行うモータ用インバータに着目し、権利が生きている登録特許と特許庁係属中の国内公開特許620件を調査、100件を抽出し、7つの技術分類でまとめた特許情報を提供しています。

当レポートはネオテクノロジーのダイナミックマップシリーズに属するレポートです。ダイナミックマップはオンライン上で関連特許情報を提供し、検索・閲覧可能も可能なオンラインデータベースです。詳細はこちらをご参照ください。

炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)などのワイドバンドギャップ(WBG)パワー半導体デバイスは、現在広く使われているシリコン(Si)パワー半導体デバイスに比べて、高耐圧、高速スイッチング・高温動作が可能です。パワー半導体デバイスの低損失化による冷却部品の小型化や高周波化による受動部品の小型化が可能になるため、モータ用インバータの小型化・軽量化が実現できます。一方、低いゲート耐電圧に対する駆動回路や高速スイッチング動作によって発生するノイズの低減などの課題を解決する必要があります。

モータ用インバータにSiC/GaNパワー半導体デバイスを利用する技術に関して、生きている特許と最近の公開について取り上げました。どのような出願人・用途・クレームかに注目しました。

調査対象技術

SiC/GaN半導体を電力変換回路として利用する発明に特徴がある特許情報だけを回路技術者の専門的知見に基づいて取り上げました。

対象とする技術

特徴を活かした技術

・最大電圧が高い

・最大動作温度が高い

・ボディダイオードが高速(リカバリ電流が少ない)

・オン抵抗・逆回復時間の温度特性が一定

・ユニポーラ素子(IGBTより高速スイッチング動作可能、低電流領域でオン電圧が低い)

・熱伝導度が高い

課題を解決する技術

・ゲート耐電圧が低い

・ノーマリオン

・電圧の時間変化(dV/dt)が大きい

  • 用途に関する技術

・トランジスタ(MOSFET)とダイオード(SBD)との組合せ

・小型化、低騒音

 

ノイズとする技術

パワー半導体モジュールの構造および実装に関する技術

スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体でもよい、などの拡張記載

明らかなノイズ情報は対象外としています。

単なる拡張記載の特許情報はノイズ情報です。

 

生きている特許情報を調査

このダイナミックマップでは、権利が生きている登録特許と、特許庁係属中の国内公開特許を対象としています(2022年2月15日時点)。なお実用新案は除きました。

620件を調査、100件を抽出し、7つの技術分類に整理しました。


目次/技術分類

  • 高温動作
    • 高温動作が要求されるモータ用インバータでの利用に特徴がある特許情報
  • 損失低減
    • スイッチング損失、軽負荷時導通損失、リカバリ損失、ドライブ損失、などパワー半導体デバイスの損失を提言する技術
  • ノイズ低減・低騒音
    • スイッチング速度増加により発生するノイズの低減、および高周波化による低騒音化に特徴がある特許情報
  • ゲート駆動回路
    • ノーマリオンタイプやゲート低耐圧のトランジスタを駆動する回路に特徴がある特許情報
  • ハイブリッド化
    • Si-IGBTとSiC-MOSFETなど、アームの上側と下側、あるいは並列接続で異なるスイッチング素子を組み合わせる技術に特徴がある特許情報
  • その他
    • 上記の分類に属さない技術に特徴がある特許情報。たとえば、高耐圧パワー半導体デバイスとしての利用や、故障検出、温度推定などを含む
  • 参考情報
    • 上記分類には該当しないがノイズとして排除するより技術的に参考例として収録しておきたい特許情報

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