-アバランシェ試験の基礎-

パワーデバイスはインバータ制御を主目的に,サイリスタ、GTO、バイポーラ、MOS-FET、IGBTへと進展し、 幅広い分野で大変重要な役割を持つようになりました。
その中でも医療、自動車、鉄道etc・・・人命に係わる分野にも多く使用され、デバイスの性能の向上は当然のことながら、それらのデバイスが破壊しないための信頼性にも着目しなければいけません。
今回はパワーデバイスのアバランシェ試験について考えてみたいと思います。

2008年6月

 

■アバランシェ試験とは

MOS-FETを例にして解説しましょう。
図.▲丱薀鵐轡Р麩図
をご覧ください。
アバランシェ試験とは、インダクターに蓄えられたエネルギーが、G(ゲート)をOFFにした瞬間にS(ソース)-D(ドレイン)間に一気になだれ込む現象です。
そのエネルギーは(式1)の公式により計算する事ができます。またアバランシェ試験を行った場合の一般的な波形イメージは(図2)の通りです。



式

  (式1)                          
 試験回路
 (図1)

当然、的確な測定条件でなければ、正確にデバイスの信頼性を試験する事は出来ません。
例えば、(図2)のVavaの値はデバイス固有の値です。
ところが、Ipeak(測定電流値)とL(インダクタンス)を極端に低い値でアバランシェ試験をした場合、Vavaの値が実力値よりも下がってしまうことがあります。デバイスのスイッチングスピードが遅い場合は、Vavaが完全に立ち上がる前に、 アバランシェのエネルギーを消費してしまいます。 また、テストでの回路の問題も考えられます。
測定回路によりアバランシェエネルギーが消費されてしまっては、 正確な測定とは言えません。

ハイスピードスイッチ
  (図3)
 
波形
 
  (図2)

ティアテックのアバランシェ試験装置「FatProbe」ではハイスピードスイッチを搭載しています(図3)
ゲート電圧をOFFにした瞬間に(図3)赤枠部分のスイッチをOFFにする事で、 測定回路上でのエネルギーロスを極限まで減らしています。これにより(式2)のように純粋なアバランシェ試験が可能となります。
ティアテックではデバイスの特性に応じた測定条件の提案を行っております。

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式2
  (式2)
   
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