絶対最大定格

絶対最大定格とは、一瞬でも超えてはならない許容値を示したものです。その値を超えるとその半導体は故障する可能性があり、半導体を使用する電子機器は、半導体にその値を超えるストレスが一瞬でも加わらないように設計する必要があります。
また、絶対最大定格は信頼性を保証するものではありません。絶対最大定格の範囲内で使用した場合でも、推奨条件を超えている場合は耐久性が低下し、長期間の使用に耐えない場合があります。
以下に、IGBTのデータシートに記載されている絶対最大定格の代表項目を示します。IGBTによって、記載されている絶対最大定格の項目は異なります。

電気的特性

電気的特性とは、温度や電圧、電流などの条件を指定して、製品の性能を表現したものです。
以下に、データシートに記載されている電気的特性の代表項目を示します。IGBTによって、記載されている電気的特性の項目は異なります。

熱的特性

以下に、データシートに記載されている熱的特性の代表項目を示します。IGBTによって、記載されている熱的特性の項目は異なります。

静特性

以下にIGBTの代表的な静特性を示します。

I_C－V_CE特性

以下に、各ゲート電圧V_GEにおけるコレクタ電流I_Cとコレクタ－エミッタ間電圧V_CEの特性例を示します。I_C－V_CE特性は出力特性とも呼ばれます。IGBTは構造上、コレクタ－エミッタ間にPN接合が生成されます。このPN接合の接合電位（本特性例ではV_CE = 1.5 V付近）を超えると、I_Cが流れ始めます。V_GEが高いほど、指定のI_Cを流した場合のV_CEが低くなります。導通損失（I_C×V_CE）を低くするためには、V_CE(SAT)の変化が小さくなる領域（一般的にはゲート電圧 = 15 V前後）を設定して使用します。

I_C－V_GE特性

以下に、コレクタ電流I_Cとゲート－エミッタ間電圧V_GEの特性例を示します。
本特性例の場合、V_GE < 10 Vの領域では、ジャンクション温度T_Jが高いほど、指定のI_Cを流した場合のV_GEが低くなります（負の温度係数）。一方V_GE ≥ 10 Vの領域では、ジャンクション温度T_Jが高いほど、指定のI_Cを流した場合のV_GEが高くなります（正の温度係数）。発熱によるIGBTの破壊を防ぐため、正の温度係数の領域で使用することを推奨します。

V_GE(TH)－T_J特性

以下に、ゲートしきい電圧V_GE(TH)とジャンクション温度T_Jの特性例を示します。
T_Jが高いほどV_GE(TH)が低くなります（負の温度係数）。回路が動作してIGBTが高温になると、低いゲート電圧でIGBTがターンオンしてしまうため、回路を設計する際はノイズなどでIGBTが誤作動しないように、温度特性によるV_GE(TH)の変化を十分に考慮する必要があります。

容量特性（C_ies、C_oes、C_res）

以下に示すように、IGBTは構造上、寄生容量（C_GC、C_GE、C_CE）が生成されます。これらの寄生容量はスイッチング特性に影響します。

入力容量C_ies

入力容量C_iesは遅延時間に影響します。C_iesが大きいと、IGBTをターンオン／ターンオフする際に多くの電荷を充電／放電する必要があるため、ターンオン遅延時間t_d(ON)、ターンオフ遅延時間t_d(OFF)が長くなります。また、C_iesが大きいと電力損失も大きくなります。C_iesが小さいIGBTが理想です。
C_iesは以下の式で計算できます。

出力容量C_oes

出力容量C_oesはターンオフ特性に影響します。C_oesが大きいと、IGBTがターンオフした際にコレクタ－エミッタ間電圧V_CEの電圧変化率dv/dtが小さくなり、ノイズの影響を小さくできますが、ターンオフ下降時間t_fが長くなります。
C_oesは以下の式で計算できます。

帰還容量C_res

帰還容量C_resは、ミラー容量とも呼ばれます。
C_resは高周波特性に影響します。C_resが大きくなるほど、以下の特徴を示します。

• ターンオン時のコレクタ－エミッタ間電圧V_CEの立ち下がり時間が長くなる
  （ターンオン上昇時間t_rが長くなる）
• ターンオフ時のコレクタ－エミッタ間電圧V_CEの立ち上がり時間が長くなる
  （ターンオフ下降時間t_fが長くなる）
• 電力損失が大きくなる
  帰還容量C_resは以下の式で計算できます。

電荷特性（Q_G、Q_GE、Q_GC）

全ゲートチャージ電荷量Q_G、ゲート－エミッタ間電荷量Q_GE、ゲート－コレクタ間電荷量Q_GCは、IGBTを駆動させるために必要な電荷量です。これらはスイッチング特性に影響します。値が小さいほど電力損失が小さくなり、高速スイッチングが可能です。

スイッチング特性（t_d(ON)、t_r、t_d(OFF)、t_f）

以下にスイッチング時間の測定回路を示します。

以下にスイッチング波形を示します。

ターンオン遅延時間t_d(ON)

V_GE設定値の10%からI_C設定値の10%までの時間

ターンオン上昇時間t_r

I_C設定値の10%から90%までの時間

ターンオン時間t_ON

t_d(ON)とt_rを合計した時間

ターンオフ時間t_d(OFF)

V_GE設定値の90%からI_C設定値の90%までの時間

ターンオフ下降時間t_f

I_C設定値の90%から10%までの時間

ターンオフ時間t_OFF

t_d(OFF)とt_fを合計した時間

短絡特性

短絡電流I_SCは、IGBT短絡時に流れる電流です。ゲート－エミッタ間電圧V_GEが大きくなるほど短絡電流I_SCが大きくなり、短絡耐量t_SCは低下します。 また、ジャンクション温度T_Jが高くなるほど短絡耐量t_SCは低下します。

高速整流ダイオード

IGBTにはパワーMOSFETのようにボディダイオードは存在しません。モータのような誘導負荷の制御にIGBTを使用する場合は、IGBTと高速整流ダイオード（FRD：Fast Recovery Diode）を1パッケージにした製品を使用すると、外付け部品を削減でき、回路の信頼性を向上できます。高速整流ダイオードの特徴についてはこちらを参照してください。