일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.7.13

'업계 최고 정밀도', SiC 파워 MOSFET의 SPICE 모델 개발
미쓰비시전기, 파워 일렉트로닉스 기기의 회로설계 효율화 가능

미쓰비시전기는 차세대 파워 반도체인 SiC(탄화규소) 파워 MOSFET의 새로운 SPICE 모델을 개발했다. SPICE(imulation Program with Integrated Circuit Emphasis) 모델이라는 것은 전자회로의 동작을 시뮬레이션할 때에 사용하는 소자(디바이스) 모델을 말한다. 미쓰비시전기에 따르면 “이번 SPICE 모델은 SiC 파워 MOSFET의 고속 스위칭 동작을 업계 최고의 정밀도로 모방할 수 있다. 이로서 파워 일렉트로닉스 기기의 회로 설계의 효율화가 가능해진다”라고 말한다.

고정밀도 SPICE 모델을 개발할 수 있었던 것은 지금까지 고려하지 않았던 SiC 파워 MOSFET의 물리 현상을 이번에 처음으로 반영시켰기 때문이다. 그 물리 현상이라는 것은 SiC 파워 MOSFET의 드레인 전극과 소스 전극 사이에 인가(印加)하는 전압에 의해 그 내부에 발생하는 기생 용량이 변화하는 것이다. 지금까지의 SPICE 모델에서는 충분히 고려되지 않았다. 이번에 미쓰비시전기는 독자의 실험 방법을 사용해 그 물리 현상을 상세하게 분석했다. 분석 결과를 SPICE 모델에 반영시켰다.

미쓰비시전기가 20년 6월 16일에 발표한 +1200V 내압의 SiC 파워 MOSFET ‘1200V-N 시리즈’를 사용해 새로운 SPICE 모델을 평가했다. 이를 통해 스위칭할 때 드레인 전류의 기동 파형의 실측치와 시뮬레이션 결과와의 오차를 기존의 40%에서 15%로 삭감할 수 있었다는 것을 확인했다고 한다. 이번에 개발한 SPICE 모델에는 실온 동작에서의 물리 현상밖에 반영하지 못했다. 앞으로는 고온 동작에서의 물리 현상을 측정해 데이터화해 SPICE 모델에 반영할 생각이다. 그 후에 사외에 제공할 계획이다.

또한 이번의 SPICE 모델은 20년 7월 7일~8일에 온라인에서 개최된 ‘PCIM(Power Conversion and Intelligent Motion) Europe 2020’에서 발표했다. 발표 논문의 제목은 ‘Development of an Accurate SPICE Model for a new 1.2-kV SiC-MOSFET Device’이다.

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