전원 설계 기술 정보 사이트

기술 자료 다운로드

엔지니어 칼럼

미들 파워 디바이스 신제품 개발 엔지니어 칼럼

제1회
xEV용 인버터 회로의 게이트 구동용
바이폴라 트랜지스터의 개발

안녕하세요. 로옴에서 바이폴라 트랜지스터의 신제품 개발을 담당하고 있는 다나카입니다.
앞으로 5회에 걸쳐, 파워 트랜지스터 · 파워 다이오드의 신제품에 대해 각각의 개발 담당자가 직접 설명하는 칼럼을 게재하겠습니다. 신제품 발표와는 달리 엔지니어 관점에서 작성한 칼럼이므로 많은 관심 부탁드립니다.

바이폴라 트랜지스터는 다들 알고 계시겠지만, 전자부품의 기본 중의 기본이라고 할 수 있는 부품입니다. 바이폴라 트랜지스터는 트랜지스터의 일종으로, 일반적으로는 단순히 트랜지스터라고 부르는 경우가 많습니다.

바이폴라 트랜지스터는 N형과 P형의 반도체를 접합한 반도체 소자입니다. P-N-P 또는 N-P-N 구조로, 정공과 전자의 양쪽, 즉 양극에서 동작하기 때문에 「바이폴라」라고 합니다. 일반적으로는 콜렉터, 베이스, 에미터의 3가지 단자가 있으며, 전류 증폭이나 회로를 ON / OFF하는 스위치로서 이용됩니다.

참고로, 바이폴라 트랜지스터의 반대가 되는 트랜지스터로서 유니폴라 트랜지스터가 존재합니다. 최근에는 그다지 언급되지 않는 용어이지만, 전계 효과 트랜지스터 (FET)가 이에 해당됩니다.

본론으로 들어가, 바이폴라 트랜지스터는 비교적 저렴한 가격으로 다양한 용도에서 주로 사용되는 트랜지스터였지만, 최근의 저전력 요구에 따른 고효율화를 위해 MOSFET나 IGBT가 사용되는 케이스가 증가하고 있습니다. 그러나, 바이폴라 트랜지스터를 사용하는 편이 유리한 케이스도 많이 있으므로, 이러한 어플케이션을 위해 새롭게 바이폴라 트랜지스터를 개발하였습니다.

이번에 개발한 제품은 인버터 회로 등의 게이트 구동용으로 높은 콜렉터 전류 (펄스) : ICP를 보증한 2SAR642PHZG (PNP형)2SCR642PHZG (NPN형)입니다.

최근, 환경 문제나 연료 문제에 따라 자동차의 전동화가 가속화되고 있습니다. 기존의 가솔린 자동차를 대신하여 하이브리드 자동차나 전기자동차의 수요가 증가함에 따라, 가솔린 자동차에는 존재하지 않았던 다양한 기기가 탑재되고 있습니다.

특히, 고전압 배터리가 탑재됨에 따라, 그 제어를 위해 고내압 스위칭 디바이스의 수요가 높아지고 있습니다. 고내압 스위칭 디바이스를 구동하기 위해서는 게이트 드라이버 IC가 필요하고, 디바이스의 동작 조건은 기기나 개발자의 의향에 따라 다양합니다.

따라서, 게이트 드라이버 IC의 범용성을 높이기 위해, 게이트 드라이버 IC와 고내압 스위칭 디바이스 사이에 바이폴라 트랜지스터를 사용한 버퍼를 구비하는 케이스가 증가하고 있습니다.

예를 들어, 하기 그림은 게이트 드라이버 IC와 스위칭 소자 (MOSFET나 IGBT), 그리고 바이폴라 트랜지스터로 구성된 인버터 회로입니다.

이 회로 예는, 스위칭 소자를 구동시키기 위해, 스위칭 소자의 게이트 용량을 단시간에 충분히 구동할 수 있는 게이트 드라이버가 필요합니다. 사용하는 스위칭 소자에 비해 게이트 드라이버 IC의 구동 능력이 부족한 경우에는 버퍼로서 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 대처할 수 있습니다.

xEV를 타겟으로 수요가 증가하는 인버터 회로의 경우, 스위칭 소자의 전류 용량은 증가하는 경향이 있으므로, 버퍼로서 사용하는 바이폴라 트랜지스터에도 높은 전류 구동 능력이 요구됩니다. 따라서, 이번에 개발한 신제품 2SAR642PHZG2SCR642PHZG는 이러한 시장 요구에 대응하는 사양으로, 1ms에서 10A의 콜렉터 전류 (펄스) ICP를 보증합니다. 주요 사양은 하기를 참조하여 주십시오.

앞으로도 바이폴라 트랜지스터가 유용한 어플리케이션이나 시장에 대응하여 신제품을 개발해 나갈 예정이오니, 많은 관심 부탁드립니다.

※본 기사는 2020년 11월 시점의 내용입니다.

기술 자료 다운로드