GLOSSARY

耐圧(絶縁破壊電圧)とは

Breakdown Voltage
最終更新:2026-08-03パワー半導体

耐圧(絶縁破壊電圧)とは?

耐圧(絶縁破壊電圧、BVDSS)とは、パワーデバイスがオフ状態で耐えられる最大電圧で、これを超えるとアバランシェ降伏が起きて破壊に至ります。主にドリフト層の厚さと濃度で決まり、厚く低濃度にするほど高耐圧になる代わりにオン抵抗が増えます。SiCは絶縁破壊電界がSiの約10倍あるため、同じ耐圧を1/10程度の厚さで実現できます。

定義・解説

耐圧(絶縁破壊電圧、BVDSS)とは、パワーデバイスがオフ状態で耐えられる最大電圧です。これを超えるとアバランシェ降伏が起きて急激に電流が流れ、多くの場合は熱暴走してデバイスが破壊されます。回路設計では、スイッチング時のサージを見込んで実使用電圧の1.5〜2倍程度の耐圧品を選ぶのが一般的です。

耐圧は主にドリフト層の厚さと不純物濃度で決まります。厚く低濃度にするほど電界が分散して高耐圧になりますが、同時にオン抵抗が増えます。この関係が、パワーデバイス設計の本質的なトレードオフです。

材料が変わるとこのトレードオフの位置そのものが動きます。SiCの絶縁破壊電界はSiの約10倍あるため、同じ耐圧を1/10程度の厚さのドリフト層で実現でき、しかも濃度を上げられます。1200V級でSiC MOSFETがSi IGBTを置き換えつつあるのは、この材料由来の優位が効く領域だからです。

実デバイスでは、理想的な平面接合の理論耐圧はそのまま得られません。チップ端部で電界が集中するため、ガードリングやJTE(Junction Termination Extension)といった終端構造で電界を緩和する必要があり、この終端設計の巧拙が実際の耐圧と信頼性を左右します。

よくある質問(FAQ)

耐圧はどのくらい余裕を見て選びますか?
スイッチング時のサージ電圧を見込み、実使用電圧の1.5〜2倍程度の耐圧品を選ぶのが一般的です。たとえば400V系のシステムには650V耐圧品、800V系には1200V耐圧品が使われます。
終端構造とは何ですか?
チップ端部での電界集中を緩和するための構造です。理想的な平面接合の理論耐圧はチップ端では得られず、電界が集中して先に降伏してしまいます。ガードリングやJTE(Junction Termination Extension)で電界を分散させることで、理論値に近い耐圧を実際に引き出します。
アバランシェ降伏とは何ですか?
強い電界で加速されたキャリアが格子に衝突して新たな電子・正孔対を生み、それがさらに加速されて雪崩式にキャリアが増える現象です。これが起きると電流が急増し、多くの場合は熱暴走してデバイスが破壊されます。ツェナーダイオードはこの現象を意図的に利用しています。

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