GaN類功率元件，高耐壓成功率半導體主角

圖12：逆變器產生的電磁噪聲

　　逆變器會產生電磁噪聲（a）。據芝浦工業大學的齋藤研究室介紹，采用GaN類功率元件時，在10MHz以上的高頻范圍，電磁噪聲要比超結構造的Si制MOSFET小（b、c）。（圖由本站根據芝浦工業大學和三墾電氣的資料制作）

　　GaN類功率元件的這種高頻噪聲比超結構造的MOSFET“更容易減小”（芝浦工業大學工學部電氣工學科講師齋藤真）。不過，與IGBT相比，“10M～100MHz頻帶的傳導噪聲和電磁輻射噪聲會增大至10～20dB左右”（齋藤）。

　　因此，齋藤等人試制了在采用1級構成的同時可抑制10MHz以上傳導噪聲的濾波器電路。增加濾波器電路的級數可抑制高頻噪聲，但只單純增加級數的話效率會下降。

　　齋藤等試制的濾波器在采用1級構成的同時，可將高頻噪聲降至與原來的2級構成濾波器相同的水平（圖13）。也就是說，可將10M～100MHz頻帶產生的電磁噪聲降至10dB左右。

圖13：改善噪聲濾波器，降低高頻噪聲

　　逆變器為降低電磁噪聲采用噪聲濾波器（a）。GaN類功率元件由于開關速度快，容易產生10MHz以上的高頻噪聲。芝浦工業大學的齋藤通過改變逆變器輸入側設置的噪聲濾波器的設計，在采用1級濾波器構成的同時，實現了與原來的2級構成濾波器大致相同的噪聲抑制性能（b ）。（圖由本站根據芝浦工業大學的資料制作）

　　齋藤沒有公布詳情，不過介紹說是通過改善電容器的配置位置等電路布局，以及改變使用的部件種類實現的。另外，為降低電磁噪聲，還在與部件廠商共同開發濾波器使用的新扼流線圈。

　　第三，應對無意識導通現象的對策。GaN類晶體管的閾值電壓為＋2V左右，低于Si制晶體管，極有可能在無意識的情況下導通。

　　例如，驅動3相交流馬達的逆變器在某一個相的電路打開時，處于關閉狀態的其他相的柵極驅動電路有時會產生尖峰（Spike）電壓。Si制功率元件的閾值電壓高達＋3V以上，因此通過該尖峰電壓導通的可能性較低，但“GaN類晶體管的閾值電壓較低，可能會發生誤動作”（芝浦工業大學的齋藤）。因此，需要比Si制功率元件更為謹慎地實施尖峰電壓對策。關于該課題，齋藤也表示“已經有了解決的眉目”。