パワー半導体「HVIGBTモジュールXBシリーズ」耐電圧4.5kVタイプ新製品発売

三菱電機株式会社は、鉄道車両などの大型産業機器向け大容量パワー半導体「HVIGBTモジュールXBシリーズ」の新製品として、「耐電圧4.5kV」の標準絶縁品（絶縁耐電圧6.0kVrms）と高絶縁品（絶縁耐電圧10.2kVrms）の2機種を12月9日に発売します。独自のダイオードとIGBT素子の採用に加え、独自のチップ終端構造の採用による耐湿性能の向上を実現し、さまざまな環境下で走行する鉄道車両などの大型産業機器向けインバーターのさらなる高効率化と信頼性の向上に貢献します。

なお、本製品は「第40回ネプコンジャパン エレクトロニクス開発・実装展」（2026年1月21日～23日、於：東京ビッグサイト）をはじめ、北米、欧州、中国、インド等で開催される展示会へ出展予定です。

近年、脱炭素社会の実現に貢献するキーデバイスとして、電力を効率よく変換するパワー半導体の需要が拡大しています。なかでも、大型産業機器向けのパワー半導体モジュールは、鉄道車両の駆動システムや電源装置などの電力関連システムにおける、インバーターなどの電力変換機器に使用されています。大型産業機器向けのパワー半導体モジュールは、脱炭素社会の実現に向け、さらなる電力変換効率の向上に貢献する高出力・高効率であることに加えて、気温や湿度の変動が大きい屋外などの厳しい環境下でも安定動作する耐湿性能が求められています。パワー半導体に搭載されるチップは、電力を変換・出力する領域（有効領域）と、電圧を安定的に保持する役割の終端領域（無効領域）に分けられ、湿度が高い環境では、水分などの影響により保持電圧が低下しないように終端領域を広くするチップ構造が必要です。その一方で、終端領域を広くすると相対的に有効領域が狭くなるというトレードオフ関係にあるため、パワー半導体チップの高出力・低損失の性能向上と耐湿性能の両立には課題がありました。

当社は今回、独自のRFCダイオードとCSTBT構造を採用したIGBT素子を搭載した「HVIGBTモジュールXBシリーズ 耐電圧4.5kV」を発売します。本製品は、チップの終端領域に新しい電界緩和構造と表面電荷制御構造を採用することで、終端領域を約30％縮小しつつ、従来製品比で約20倍の耐湿性能を実現し、高い湿度環境などで使用されるインバーターの安定稼働に貢献します。また、従来製品に比べて、スイッチング損失を約5％低減し、インバーターの高効率化に寄与します。さらに、RRSOA耐量（逆回復時安全動作領域における耐量）が従来製品比で約2.5倍拡大し、インバーターの信頼性向上に貢献します。これらにより、さまざまな環境下で走行する鉄道車両などの大型産業機器向けインバーターのさらなる高効率化と信頼性の向上を実現し、カーボンニュートラルの実現に貢献します。