GaN－GIT双方向スイッチの高精度な等価回路モデル

摘要

GaN-Gate Injection Transistor(GIT) Bi-directional Switches (BDSWs) is capable of the low on-resistance operation as compared with typical switching devices, and by employing GaN GIT-BDSWs in the switching circuit, the reduction of a number of the devices and a switching loss are expected. In this study, we propose the equivalent-circuit-model for GaN GIT-BDSWs in order to design switching circuits employing these devices. Although the GIT-BDSWs have four terminals, the equivalent-circuit-model for those consists of three terminals, one gate and two sources, because one gate keeps opened during switching the other gate in the typical operation. The circuit elements in the equivalent-circuit-model consist of one current source and three capacitances. The parameters of the circuit elements are extracted with high accuracy due to the extraction form the switching characteristics. When the switching waveforms and losses in the chopper circuit are calculated by this model, the accuracy of the calculation for the experiments exceeds 90%.%GaN－Gate Irjection Transistor（GIT）双方向スイッチは従来のスイッチング素子と比較しで低オン抵抗化が可能かつ，電圧変換器等の回路応用時に素子数低減，回路損失低減が期待できる．本研究では，この素子を用いた回路を設計する際に必要となる等価回路モデルを提案した．この素子は4端子素子だが，等価回路モデルでは＋電流側のゲートをONしてもう一方のゲートをスイッチングさせることを想定し，1つのゲートと2つのソース端子による3端子モデルとした．モデル内の寄生素子は1つの電流源，3つの容量で構成し，それらのパラメータをスイッチング特性から抽出することでモデルを高精度化した．このモデルからチョッパー回路におけるスイッチング波形および損失を解析し，実験値と比較した損失の計算精度は90％以上であった．