次のページへI-V特性測定が課題できる限りトラブルは回避したい。そこでSiCパワーデバイスやGaNパワーデバイスを採用する一部の電源技術者は、すでに回路シミュレーションを活用し始めている(図2)。出典:キーサイト・テクノロジーSiC/GaNパワーデバイスの登場によって、電源回路設計でもシミュレーションの活用が必須になると見られている。ダブルパルステスターやネットワークアナライザーなどを使ってデバイスを測定し、その結果をモデリングツール「IC-CAP」に入力し、デバイスモデルパラメーターを抽出する。Momentum」で解析して、寄生成分などを検証する。ADS」に入力して、回路解析を実行する。ところが、そうした電源技術者の多くは、「実測値とシミュレーション結果が合わない」という不満の声を漏らしているようだ(図3)。図3:従来は実測値とシミュレーション結果が合わなかった従来は、デバイスモデルの精度が不十分だったため、スイッチング波形の実測値とシミュレーション結果に大きなズレがあった。リンギングやオーバーシュートの様子が違ったり、時間のズレやスルーレートのズレが発生したりしていた。高精度な電源回路シミュレーションを実行するには、3つの要素が欠かせない(図4)。第1の要素は、SiC/GaNパワーデバイスの動作を記述した高精度なデバイスモデル。第2の要素は、そのデバイスモデルのパラメーターを抽出するために必要な高精度、広範囲な測定技術。第3の要素は、パワーデバイスを実装するプリント基板の電気回路定数を3次元電磁界シミュレーターで抽出することである。図4:正確なデバイス・モデルを作成するには、測定技術が重要にパワーデバイスを広範囲で正確に測定しなければ、高精度なデバイスモデルパラメーターは作抽出できない。パワーデバイスのI-V特性の大電力領域や、オン時のC-V特性などを正確に測定する必要がある。第1の要素については、すでに高精度なデバイスモデルが開発され、それを利用できる状況にある。第3の要素については、市販の3次元電磁界シミュレーターを利用すれば問題ない。必要になるプリント基板の電気回路定数を抽出できる。実測結果とシミュレーション結果が合わない最大の原因は第2の要素、つまり測定技術にある。具体的には、SiC/GaNパワーデバイスに関する2つの測定技術が課題になっている。1つは、I-V特性(横軸はドレイン-ソース間電圧、縦軸はドレイン電流)の大電力領域の測定(図5)。1つはオン時のC-V特性の測定である。現時点では、この2つの特性を高い精度で測定するのは技術的に困難である。これらの特性を取り込んでいないデバイスモデルパラメーターを使ってシミュレーションを実行していたため、実測値と合わないという事態を招いていたことになる。図5:I-V特性の大電流領域を測定できない従来のパワーデバイスアナライザー(B1505A/B1506A)では、狭いパルス信号を出力できなかったため、パワーデバイスが発熱してしまい、I-V特性の大電力領域を測定できなかった。LLC.ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。