短絡耐量とは、負荷の短絡(ショート)などで、パワー半導体に電源の高い電圧と大きな電流が同時にかかったとき、壊れずに耐えられる能力のことです。通常は、短絡が起きてから素子が破壊するまでの時間、つまり保護回路が電流を止めるまでに許される時間(短絡耐量時間、tsc)で表します。モーター駆動のインバータなど、配線の事故や誤動作で短絡が起こりうる用途で重要な特性です。
通常の動作では、トランジスタがオンのときは電圧がほぼゼロ、オフのときは電流がほぼゼロのため、発熱は限られます。しかし短絡が起きると、素子に数百Vの電圧がかかったまま、定格の数倍〜10倍程度の電流が流れ、チップの中で膨大な熱が発生します。温度が急上昇すると、素子の熱暴走や、表面の電極の溶融、ゲートの破壊が起こります。産業用のIGBTは、一般に10μs程度の短絡耐量を持つように設計されてきました。
SiC MOSFETはチップが小さく電流密度が高いため、同じ定格のIGBTに比べて短絡耐量時間が短く、数μs程度のものが多いのが課題です。そのため、ゲートドライバでトランジスタのオン時の電圧(飽和電圧)を監視して短絡を検出する不飽和検出(DESAT)や、電流センサによる過電流検出で、短絡を数μs以内に見つけて素子を止めます。急に電流を切ると大きなサージ電圧が出るため、ゆっくり遮断するソフトターンオフも組み合わせます。短絡耐量は、オン抵抗やスイッチング性能とトレードオフの関係にあり、素子の設計で両者のバランスをとります。