パワー半導体の損失計算ツール（MOSFET・IGBT）
要点
パワー半導体の損失は、オン中の電流による導通損失（MOSFET は Irms² × Rds(on)）と、切り替えの瞬間に電圧と電流が重なるスイッチング損失（(Eon + Eoff) × fsw）に分かれます。導通損失は周波数に依らず、スイッチング損失は周波数に比例するため、高周波化するほどスイッチング損失の小さい SiC・GaN が有利になります。
入力
1素子の合計損失32.00W
導通損失12.00W
スイッチング損失（ターンオン＋ターンオフ）18.50W
逆回復損失1.50W
実効電流 Irms / 平均電流 Iavg14.14 / 10.00A
出力電力（V×D×I）に対する損失0.80%
導通損失＝スイッチング損失になる周波数32kHz
Eon・Eoff は測定条件（電圧・電流・ゲート抵抗・温度）に比例して変わるとした一次近似です。ゲート抵抗が異なる場合や、電流に対して非線形な素子では、データシートの Eon/Eoff–Ic 曲線から読み取った値を入れてください。
スイッチング周波数と損失
導通損失とスイッチング損失
パワー半導体の損失は、オンしている間に流れる電流で発生する導通損失と、オン・オフが切り替わる一瞬に電圧と電流が重なって発生するスイッチング損失に分かれます。導通損失は周波数によらず一定、スイッチング損失は周波数に比例するため、高周波化するとスイッチング損失の割合が急速に大きくなります。
IGBTはバイポーラ動作で大電流でも導通損失が小さい一方、ターンオフ時にテール電流が流れて Eoff が大きく、実用周波数は数十kHzまでです。SiC MOSFETはテール電流がなくスイッチング損失を大幅に減らせるため、同じ損失なら数倍の周波数で動かせ、インダクタやコンデンサを小型化できます。求めた損失はヒートシンク設計（ジャンクション温度の計算）に使います。
関連する用語
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