Vol.25 No.1 高耐圧FRDモジュール PD100F12型 PD300F12型 小宮 明＊ 福田 永吾＊ １．はじめに 近年，IGBTを始めとするスイッチングデバイスは目 覚しい進展を続けています。このスイッチングデバイス と共に使用されるファースト・リカバリ・ダイオード （FRD）は，スイッチンクデバイスそのものの特性を最 大限に引き出す為に必要不可欠であり，同時に特性の改 善が常に求められています。 スイッチングデバイスを取り扱う上で相互の特性がい かにバランスの取れたものになるかが最大の課題といえ ます。当社でもこの要求に応えるべく高耐圧のＦＲＤモ ジュールをシリーズ化したので，紹介します。 写真１ PD300F12型逆回復電流波形 ２．特 長 従来のFRDは逆回復時間の短さを追求しており，波 IF:100A/div 形がハードリカバリになっているため，スイッチン時に VR:100V/div 発生するdv/dtは非常に大きくなっています。この dv/dtによってスパイク電圧が発生するためスナッバ回 路が必要になるばかりでなく，電源に振動を与え機器の 誤動作を引き起こす可能性があります。 gnd 本製品は，高耐圧型FRDでありながら，これらの逆 -di/dt=1,213A/μs IRrM=251A,trr=318ns 回復特性を改善し，電圧振動の極めて少ない特性を得ま した。 Inductive-Load, Halfe-Bridge VCC=600V,IF=300A TC=150℃ 200ns/div ３．リカバリ特性 gnd PD300F12型の逆回復時の電流波形を写真１に示しま す。オフ後の電流に振動は見られません。 写真２は，同型の逆回復時の電流・電圧波形です。電 圧波形にも殆ど振動は認められません。 9 表 紙 写真２ PD300F12型逆回復特性 Vol.25 No.1 ４．定格・特性 ５．外形寸法 PD100F12型およびPD300F12型の最大定格・電気的 特性を表１および表２に示します。 図１にPD100F12型，図２にPD300F12型の外形寸法 を示します。 最大定格 94.0 2--φ5.5 C2E1 E2 C1 定格値 単位 項 目 記号 条 件 100 平均出力電流 ＊1 Io（AV） 商用周波数180°通電 Tc=60℃ A ＊1 IF（RMS） 157 実効順電流 A 1000 サージ順電流 ＊1 IFSM 50Hz正弦半波，1サイクル，非くり返し A 5000 A2s 電流二乗時間積 ＊1 I2t 2∼10ms 動作接合温度範囲 Tjw −40∼＋150 ℃ Tstg −40∼＋125 ℃ 保存温度範囲 V Viso 端子―ベース間， AC1分間 2500 絶縁耐圧 2.8 2.6 N･m 内は推奨値 取付部 M5｛ 28.6 26.5 ｛kgf･cm｝ ｝ F 締付トルク 2.8 2.6 N･m M5｛ 28.6 26.5 ｛kgf･cm｝ ネジ端子部 ｝ 電気的特性 条 件 記号 特性値（最大） 単位 項 目 mA VRM=1200V 20 ピーク逆電流 ＊1 IRM Tj=150℃， V IFM=100A 2.60 ピーク順電圧 ＊1 VFM Tj=25℃， ns 250 IFM=10A， −di/dt=50A/μs ＊1 trr Tj=25℃， 逆回復時間 ℃/W 0.28 ＊1 Rth（ j-c）接合部―ケース間 熱抵抗 ℃/W 0.1 Rth（c-f）ケース―フィン間，サーマルコンパウンド 接触熱抵抗 nH 30 内部リードインダクタンス＊1 Ls 接合部―アノード及びカソード端子の和 質量―約210g ＊1：1アーム当りの値を示す。 23.0 16.0 7.0 23.0 16.0 7.0 17.0 （単位㎜） 16.0 6.0 銘 板 質量：220g（標準値） （C2E1） （E2） （C1） A2K1 K2 A1 図１ PD100F12型外形寸法 108.0 93.0 4--φ6.5 表１ PD100F12型定格・特性 35.0 V V 12.0 3--M5 12.0 くり返しピーク逆電圧 ＊1 VRRM 非くり返しピーク逆電圧 ＊1 VRSM PD100F12 1200 ― 80.0 単位 30.0 記号 23.0 項 目 耐圧クラス 14.0 最大定格 E2 C1 25.0 62.0 C2E1 V V 定格値 単位 項 目 記号 条 件 ＊1 IF（DC） 直流電流 通電 Tc=81℃ 300 直流順電圧 A ＊1 IF（RMS） 300 実効順電流 A 3000 サージ順電流 ＊1 IFSM 50Hz正弦半波，1サイクル，非くり返し A 45000 A2s 電流二乗時間積 ＊1 I2t 2∼10ms 動作接合温度範囲 Tjw −40∼＋150 ℃ Tstg −40∼＋125 ℃ 保存温度範囲 Viso 端子―ベース間， V 絶縁耐圧 AC1分間 2500 2.5∼ 3.0 N･m 取付部 M6｛ 25.5∼30.6 ｛kgf･cm｝ ｝ F 締付トルク 2.5∼ 3.0 N･m M6｛ 25.5∼30.6 ｛kgf･cm｝ ネジ端子部 ｝ 電気的特性 記号 条 件 特性値（最大） 単位 項 目 mA VRM=1200V 60 ピーク逆電流 ＊1 IRM Tj=150℃， V IFM=300A 2.60 ピーク順電圧 ＊1 VFM Tj=25℃， ns 250 IFM=10A， −di/dt=50A/μs 逆回復時間 ＊1 trr Tj=25℃， ℃/W 0.10 熱抵抗 ＊1 Rth（ j-c）接合部―ケース間 ℃/W 0.06 Rth（c-f）ケース―フィン間，サーマルコンパウンド 接触熱抵抗 nH 30 内部リードインダクタンス＊1 Ls 接合部―アノード及びカソード端子の和 質量―約450g ＊1：1構成素子当りの値を示す。 表２ PD300F12型定格・特性 3--M6 48.0 単位 25.0 （単位㎜） 18.0 7.0 18.0 7.0 18.0 銘 板 30.4 くり返しピーク逆電圧 ＊1 VRRM 非くり返しピーク逆電圧 ＊1 VRSM 耐圧クラス PD300F12 1200 ― 23.0 記号 7.0 項 目 質量：450g（標準値） （C2E1） （E2） （C1） A2K1 K2 A1 図２ PD300F12型外形寸法 ６．PD100F12型の代表的な特性曲線 平均順電力損失特性を図３，平均順電流−ケース温度 定格を図４に示します。 10 表 紙 Vol.25 No.1 400 直流 方形波180゜ 正弦半波 方形波120゜ 350 平 300 均 順 電 力 損 失 (W) 方形波60゜ 250 平均順電力損失特性を図６，平均順電流−ケース温度 定格を図７に示します。 200 150 100 50 0 ７．PD300F12型の代表的な特性曲線 0 40 80 120 160 平 均 順 電 流 （A) 図３ PD100F12型平均順電力損失特性 直流 160 120 方形波180゜ 平 正弦半波 均 方形波120゜ 順 80 電 方形波60゜ 流 （A）40 0 0 25 50 75 100 125 150 ケ ー ス 温 度 （℃） 図４ PD100F12型平均順電流−ケース温度定格 次に−di／dtを5A∼120A／ μsとした時の逆回復特性 を図５に示します。 100 700 直流 方形波180゜ 600 正弦半波 平 方形波120゜ 500 均 方形波60゜ 順 400 電 力 300 損 失 200 （W） 100 0 0 50 100 150 200 250 300 350 平 均 順 電 流（A） 図６ PD300F12型平均順電力損失特性 350 直 流 300 平 250 方形波180゜ 均 順 200 正弦半波 電 方形波120゜ 流 150 方形波60゜ （A） 100 50 0 0 25 50 75 100 125 150 ケ ー ス 温 度（℃） 50 Tj=150℃，IFM=100A 図７ PD300F12型平均順電流−ケース温度定格 20 IR 10 ８．まとめ 5 Qr IR (A) Qr (μs) 以上，高耐圧型のFRDモジュールを紹介いたしまし 2 た。今後もパワーエレクトロニクスの高周波化，高機能 化する市場ニーズに対応するため，よりハイバワー化・ 1 ta tb (μs) 0.5 高機能化したモジュールを開発・販売してまいります。 ta tb ∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼∼ 0.2 ＊筆者紹介 小宮 明 Akira Komiya 0.1 −di/dt 0.05 IFM ta IR 1973年入社 現在，生産本部モジュール tb Qr 0.02 技術部勤務 福田永吾 Eigo Fukuda 1987年入社 現在，生産本部モジュール 技術部勤務 0.01 2 5 10 20 50 100 200 図５ PD100F12型逆回復特性（代表値） 11 表 紙