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富士 IGBT モジュール V-120 シリーズ
技術資料
1
RBSOA, SCSOA
･････････････････
MT5F24325
2
大電流出力特性
･････････････････
MT5F24326
･････････････････
MT5F21391
3
Rg と Cge による逆回復 dv/dt とスイッチング
損失特性
4
接合耐圧 VCES と接合温度 Tj
･････････････････
MT5F24327
5
-Vge とスイッチング損失特性
･････････････････
MT5F21212
6
サージ電圧のゲート抵抗依存性
･････････････････
MT5F24328
7
ターンオフ時の-dIc/dt と Tj 特性
･････････････････
MT5F24329
8
ダイナミックアバンラシェ電圧 Vav と Tj 特性
･････････････････
MT5F24330
9
2in1 パッケージモジュールの並列接続
･････････････････
MT5F24335
10
短絡耐量
･････････････････
MT5F24336
11
サージ電圧のゲート抵抗依存性
･････････････････
MT5F26530
12
ゲート容量接続位置違いによる放射ノイズ比較
･････････････････
MT5F25003
13
Rg-dV/dt 依存性グラフ
･････････････････
MT5F29532
JANUARY 2015
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
RBSOA と SCSOA
Reverse bias safe operating area
[1200V Inverter IGBT]
o
+Vge=15V, -Vge15V, RgRg(spec.) Tj=150 C
8
Collector current : x Ic rating [a.u.]
7
6
5
SCSOA
(Non-repetitive pulse)
4
3
2
RBSOA
(Repetitive pulse)
1
0
0
200
400
600
800
1000
Collector-Emitter voltage : VCE [V]
図
1200
1400
RBSOA と SCSOA
技術資料：MT5F24325
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
大電流出力特性
V シリーズ
条件：
1200V 系列
Tj=25℃、125℃、150℃
Vge=15V
注）本データは代表波形であるとともに、モジュールの内部抵抗を含まないチップでの数値です。
Ratio of collector current to rating
(a.u.)
4.5
Tj=25deg.C
Tj=125deg.C
Tj=150deg.C
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
Vge=15V
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Collector to Emitter voltage Vce (V)
9
10
技術資料：MT5F24326
1
富士 IGBT モジュール
－
V シリーズ
1200V 系列
－
Rg と Cge による逆回復 dv/dt とスイッチング損失特性
測定素子：
2MBI600VN-120-50
条件：
Vdc=600V, Ic, If=40A or 600A, Vge=+/-15V, Rg=vari., Cge=0, 47, 94nF,
Tj=25oC or 125oC
Ic=600A
Tj=125oC
If=40A
Tj=25oC
(a) 逆回復 dv/dt の Rg 依存性
(b) ターンオン損失の Rg 依存性
Ic=600A
If=600A
o
Tj=125oC
Tj=125 C
(c)
ターンオフ損失の Rg 依存性
(d) 逆回復損失の Rg 依存性
1
IF
dv/dt
0V
0A
VR
スイッチング損失総和と逆回復 dv/dt に関する Cge と Rg 依存性
スイッチング損失の総和逆回復 dv/dt の Cge、Rg 依存性から、Cies を付加することで損失総和と逆回復
時の dv/dt の関係性が改善されていることがわかります。
逆回復 dv/dt を低減させるためには、ゲート－エミッタ間に Cge を付加することが効果的です。しかし
ながら Cge を付加することでスイッチング損失は増加するため、ゲート抵抗を低減する必要があります。
概ね同一のスイッチング損失を得るための Cge、Rg としては、Cge は仕様書記載の Cies の約 2 倍、Rg
は適用している Rg に対して約半分を適用いただきますと、概ね Cies 付加前の損失と同程度の総損失を得
ることが可能となります。しかしながら詳細につきましては、実機にて確認いただきますようお願いいた
します。
技術資料：MT5F21319
2
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
接合耐圧 VCES と接合温度 Tj
Typ.
Min.
接合耐圧の接合温度依存性
一般的に半導体素子は、低温になるに従ってシリコン結晶内の格子振動が低下しキャリアの衝突が抑制
されます。これによりインパクトイオン化率が高くなるため、素子耐圧が低くなります。したがって低温
での使用が想定される状況におきましては、その耐圧低下を含めた設計をお願いいたします。
技術資料：MT5F24327
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
-Vge とスイッチング損失特性
測定素子：
2MBI300VN-120-50
条件：
Vdc=600V, Ic=300A, Vge=+15V, -Vge=vari., Rg=0.92
技術資料：MT5F21212
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
サージ電圧のゲート抵抗依存性
評価素子：
2MBI450VN-120-50
条件： Vdc=600V, Ic=450A, Vge=+/-15V, Ls=70nH, Rg=vari.
ターンオフサージ電圧のゲート抵抗依存性
IGBT モジュールのターンオフ時に発生するサージ電圧はゲート抵抗に依存します。
上図からわかるように、サージ電圧のゲート抵抗依存性はピークを持つ関係となります。このような関
係になる詳細な理由についてはここでは触れませんが、IGBT チップがターンオフする際の素子内部のキャ
リアの挙動と IGBT のゲートを構成する MOSFET 部から流れ込む電流の挙動に起因します 1)。
したがってサージ電圧抑制のためにゲート抵抗 Rg を大きくした場合、予想に反して逆にサージ電圧が
大きくなる場合がありますのでご注意ください。
参考文献
1)
Y. Onozawa et al., “Investigation of carrier streaming effect for the low spike fast IGBT turn-off”,
Proc. ISPSD, pp173-176, 2006.
技術資料：MT5F24328
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
ターンオフ時の-dIc/dt と Tj 特性

2MBI600VN-120-50
Vge
Ic
-dIc/dt
Vce
図
ターンオフ時の-dIc/dt と Tj 特性
技術資料：MT5F24329
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
ダイナミックアバンラシェ電圧 Vav と Tj 特性
型式：2MBI600VN-120-50
Typ.
Vav diffinition (from turn-off waveform)
Vcc=600V, Ic=2xIc(nom)
Rg=Rg(spec), Vge=15V/-15V
VGE
Ic
Vav
VCE
図
ダイナミックアバンラシェ電圧 Vav と Tj 特性
技術資料：MT5F24330
1
富士 IGBT モジュール
－
V シリーズ
1200V 系列
－
2in1 パッケージモジュールの並列接続
回路構成と計算式
ΔVon=|Von2-Von1| (Von2>Von1)
Von1
Von2
Ic(ave)=(I1+I2)/2
電流アンバランスは Von1、Von2 の差異によ
って発生し、電流は I1、I2 に分かれます。こ
の場合、電流アンバランスは下記の計算式で
求めることができます。
 I

o
Current imbalance rate  at Tj=125 C (%)
   1  1  100

 I C ( ave)
I1 ↓
↓ I2
(%)
30
25
20
FWD
15
IGBT
10
5
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
o
Von at Tj=25 C (V)
0.5
0.6
ΔVon と電流アンバランス率
n 素子を並列接続した場合の許容最大電流∑I は、2 並列時の電流アンバランス率αを用いて以下の式で
表すことができます。なお本許容最大電流∑I は参考値となります。

 

1 


 100  


1

(

1
)
I
I
n
 C (max) 
 

1 


 100  
技術資料：MT5F24335
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
短絡耐量
1200V-V serise
Short circuit capability : Pw [sec]
50
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
40
30
20
10
Vge=15V
0
250
500
750
1000
Vcc [V]
図
印加電圧と短絡耐量の相関関係（1200V 系列）
技術資料：MT5F24336
1
富士 IGBT モジュール
－
V シリーズ
1200V 系列
－
サージ電圧のゲート抵抗依存性
評価素子：
2MBI600VE-120-50
評価条件：
Vdc=600V, Ic=600A, Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
1100
Vcep （V）
1000
900
800
Snubber C=0.47uFx1
700
Snubber C=1.80uFx1
Snubber C=1.80uFx2
600
0.1
1
10
100
Rg （ohm）
ターンオフサージ電圧のゲート抵抗依存性
IGBT モジュールのターンオフ時に発生するサージ電圧はゲート抵抗に依存します。
上図からわかるように、サージ電圧のゲート抵抗依存性はピークを持つ関係となります。これは IGBT
チップがターンオフする際の素子内部のキャリアの挙動と IGBT のゲートを構成する MOSFET 部から流れ
込む電流の挙動に起因します 1)。
したがってサージ電圧抑制のためにゲート抵抗 Rg を大きくした場合、予想に反して逆にサージ電圧が
大きくなる場合がありますのでご注意ください。
参考文献
1) Y. Onozawa et al., “Investigation of carrier streaming effect for the low spike fast IGBT turn-off”, Proc.
ISPSD, pp173-176, 2006.
技術資料：MT5F26530
1
－
富士 IGBT モジュール
V シリーズ
1200V 系列
－
ゲート容量接続位置違いによる放射ノイズ比較
被測定素子：2MBI300VH-120-50
CGE を端子根元に
CGE を制御基板側
取付けた場合
に取付けた場合
CGE
RG
CGE
CGE
RG
CGE
制御基板
約 30cm
90
Rg_4.7Ω/Cge_22nF_基板側取付
Rg_4.7Ω/Cge_22nF_端子根元取付
80
電界強度(dbuV)
70
60
50
40
30
20
10
0
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
周波数(ＭＨｚ)
図
CGE 取付位置違いによる放射ノイズの差比較
上図から判るように、Cge をモジュール端子直近に接続することで、より高いノイズ低減効果がえられま
す。
技術資料：MT5F25003
1
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
U-series
80
100
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
0
20
S-series
40
60
Rgoff (Ω)
U-series
80
V-series
100
1
20
－
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
80
U-series
100
富士電機株式会社
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
1000
10000
100000
1000000
MT5F29532
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=7.5A(ターンオン,逆回復),75A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
0
1200V 系列
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI75S-120, 2MBI75U4A-120, 2MBI75VA-120-50
0
S,U,V シリーズ
S,U,V シリーズの Rg-dV/dt 依存性グラフ
富士 IGBT モジュール
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
－
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
0
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
U-series
80
100
20
40
60
Rgoff (Ω)
80
V-series
100
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
U-series
80
100
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
0
20
40
60
Rgoff (Ω)
V-series
U-series
80
S-series
100
2
20
40
60
Rgon (Ω)
80
U-series
0
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
80
U-series
100
100
富士電機株式会社
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
1000
10000
100000
1000000
MT5F29532
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
0
S-series
V-series
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=15A(ターンオン,逆回復),150A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
0
0
S-series
U-series
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
1000000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI150S-120, 2MBI150SC-120, 2MBI150U4A-120-50, 2MBI150VA-120-50, 2MBI150VB-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=10A(ターンオン,逆回復),100A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI100S-120, 2MBI100SC-120, 2MBI100U4A-120-50, 2MBI100VA-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
0
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
U-series
80
100
20
40
60
Rgoff (Ω)
80
100
20
40
60
Rgon (Ω)
V-series
U-series
80
100
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
0
20
40
60
Rgoff (Ω)
V-series
U-series
80
100
3
20
40
60
Rgon (Ω)
80
U-series
0
20
40
60
Rgon (Ω)
U-series
V-series
80
100
100
富士電機株式会社
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
1000
10000
100000
1000000
MT5F29532
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
0
S-series
V-series
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
1000
10000
100000
1000000
Vdc=600V, Ic=22.5A(ターンオン,逆回復),225A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
0
0
V-series
U-series
S-series
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI225U4J-120-50, 2MBI225U4N-120-50, 2MBI225VJ-120-50, 2MBI225VN-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=20A(ターンオン,逆回復),200A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI200S-120, 2MBI200SB-120, 2MBI200U4B-120-50, 2MBI200U4H-120-50, 2MBI200VB-120-50, 2MBI200VH-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
0
20
40
60
Rgon (Ω)
S-series
V-series
U-series
80
100
20
40
60
Rgoff (Ω)
80
100
20
40
60
Rgon (Ω)
V-series
U-series
80
100
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
0
20
40
60
Rgoff (Ω)
V-series
U-series
80
100
4
20
40
60
Rgon (Ω)
80
0
20
40
60
Rgon (Ω)
U-series
V-series
80
100
100
富士電機株式会社
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
MT5F29532
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=40A(ターンオン,逆回復),400A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
0
S-series
V-series
U-series
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI400U4H-120-50, 2MBI400VD-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
0
0
V-series
U-series
S-series
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=30A(ターンオン,逆回復),300A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
2MBI300VD-120-50, 2MBI300VE-120-50, 2MBI300VH-120-50, 2MBI300VJ-120-50, 2MBI300VN-120-50
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI300S-120, 2MBI300U4D-120-50, 2MBI300U4E-120, 2MBI300U4H-120-50, 2MBI300U4J-120-50, 2MBI300U4N-120-50,
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
0
20
40
60
Rgon (Ω)
V-series
U-series
80
100
Rgon-ターンオン dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
0
20
40
60
Rgoff (Ω)
V-series
U-series
80
100
5
0
20
40
60
Rgon (Ω)
U-series
V-series
80
100
富士電機株式会社
Rgon-逆回復 dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
MT5F29532
Rgoff-ターンオフ dV/dt 依存性グラフ
100
1000
10000
100000
Vdc=600V, Ic=45A(ターンオン,逆回復),450A(ターンオフ), Vge=+/-15V, Tj=25deg.C, Rg=vari.
100000
評価条件：
Turn on dV/dt (V/usec)
2MBI450U4E-120, 2MBI450U4J-120-50, 2MBI450U4N-120-50, 2MBI450VE-120-50, 2MBI450VH-120-50, 2MBI450VJ-120-50, 2MBI450VN-120-50
Turn off dV/dt (V/usec)
評価素子：
Reverse recovery dV/dt (V/usec)
ご 注意
1. このカタログの内容（製品の仕様、特性、データ、材料、構造など）は 2015 年 1 月現在のものです。
この内容は製品の仕様変更のため、または他の理由により事前の予告なく変更されることがあります。このカタログに記載されて
いる製品を使用される場合には、その製品の最新版の仕様書を入手して、データを確認してください。
2. 本カタログに記載してある応用例は、富士電機の半導体製品を使用した代表的な応用例を説明するものであり、本カタログによっ
て工業所有権、その他権利の実施に対する保証または実施権の許諾を行うものではありません。
3. 富士電機（株）は絶えず製品の品質と信頼性の向上に努めています。しかし、半導体製品はある確率で故障する可能性があります。
富士電機の半導体製品の故障が、結果として人身事故，火災等による財産に対する損害や、社会的な損害を起こさぬように冗長設
計、延焼防止設計、誤動作防止設計など安全確保のための手段を講じてください。
4. 本カタログに記載している製品は、普通の信頼度が要求される下記のような電子機器や電気機器に使用されることを意図して造ら
れています。
・工作機械
・コンピュータ ・OA 機器 ・通信機器（端末） ・計測機器 ・オーディオビジュアル機器　・家庭用電気製品　・パーソナル機器　・産業用ロボット　など　5.　本カタログに記載の製品を、下記のような特に高い信頼度を持つ必要がある機器に使用をご予定のお客様は、事前に富士電機（株）
へ必ず連絡の上、了解を得てください。このカタログの製品をこれらの機器に使用するには、そこに組み込まれた富士電機の半導
体製品が故障しても、機器が誤動作しないように、バックアップ・システムなど、安全維持のための適切な手段を講じることが必
要です。
・輸送機器（車載、舶用など）
・幹線用通信機器
・交通信号機器
・ガス漏れ検知及び遮断機
・防災／防犯装置
・安全確保のための各種装置　・医療機器
6.　極めて高い信頼性を要求される下記のような機器及び戦略物資に該当する機器には、本カタログに記載の製品を使用しないでくだ
さい。
・宇宙機器　・航空機搭載用機器　・原子力制御機器　・海底中継機器
7.　本カタログの一部または全部の転載複製については、文書による当社の承諾が必要です。
8.　このカタログの内容にご不明の点がありましたら、製品を使用する前に富士電機（株）または、その販売店へ質問してください。
本注意書きの指示に従わないために生じたいかなる損害も富士電機（株）とその販売店は責任を負うものではありません。