TSUKUBA POWER ELECTRONICS LABORATORY

2020年度の研究業績

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著者に下線のあるものは他機関所属の著者との共著のもので，下線の著者が本研究室所属です。

学術雑誌掲載論文 (Journals)

  1. H. Nemoto, D. Okamoto, X. Zhang, M. Sometani, M. Okamoto, T. Hatakeyama, S. Harada, N. Iwamuro, and H. Yano, “Conduction mechanisms of oxide leakage current in p-channel 4H-SiC MOSFETs,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 59, No. 4, 044003/1-6, 2020, DOI: 10.35848/1347-4065/ab7ddb.
  2. H. Xu, S. Nomura and T. Isobe, “Design and Development of a High-Frequency Magnet Prototype for Magnetic Hyperthermia Applications,” in IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 30, no. 4, pp. 1-6, June 2020, Art no. 4702806, DOI: 10.1109/TASC.2020.2978791.
  3. JianTao Zhang, Takanori Isobe, Hiroshi Tadano, “Reduction of harmonic current distortion for single‐phase grid‐tied inverter operated in discontinuous current mode,” IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, Vol. 15, No. 6，pp. 947-995, June 2020, DOI:10.1002/tee.23138.
  4. C. Zhang, M. Molinas, S. Føyen, J. A. Suul and T. Isobe, “Harmonic Domain SISO Equivalent Impedance Modeling and Stability Analysis of a Single-phase Grid Connected VSC,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 9, pp. 9770-9783, Sept. 2020, DOI: 10.1109/TPEL.2020.2970390.
  5. T. Isobe, R. A. Barrera-Cardenas, Z. He, Y. Zou, K. Terazono and H. Tadano, “Control of Three-Phase Solid-State Transformer With Phase-Separated Configuration for Minimized Energy Storage Capacitors,” in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 8, no. 3, pp. 3014-3028, Sept. 2020, DOI: 10.1109/JESTPE.2019.2923785.
  6. J. Zhang, T. Isobe and H. Tadano, “Model-Based Control for Grid-Tied Inverters Operated in Discontinuous Current Mode With Low Harmonic Current Distortion,” in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 10, pp. 11167-11180, Oct. 2020, DOI: 10.1109/TPEL.2020.2978871.
  7. K. Yao, H. Yano, H. Tadano, and N. Iwamuro, “Investigations of SiC MOSFET Short-Circuit Failure Mechanisms Using Electrical, Thermal, and Mechanical Stress Analyses,” IEEE Transactions on Electron Devices, vol. 67, no. 10, pp. 4328-4334, Oct., 2020, DOI: 10.1109/TED.2020.3013192.
  8. A. Matsushima, Y. Mori, A. Shima, and N. Iwamuro, “Dependence of humidity-stress impact on passivation film for edge termination area in 4H-SiC diodes,” Japanese Journal of Applied Physics, vol. 59, pp. 104003 1-8, 2020, DOI:10.35848/1347-4065/abb719.
  9. C. Zhang, M. Molinas, S. Føyen, J. A. Suul and T. Isobe, “An Integrated Method for Generating VSCs’ Periodical Steady-State Conditions and HSS-Based Impedance Model,” in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 35, no. 5, pp. 2544-2547, Oct. 2020, DOI: 10.1109/TPWRD.2020.2965771.
  10. E. Higa, M. Sometani, H. Hirai, H. Yano, S. Harada, T. Umeda, “Electrically detected magnetic resonance study on interface defects at nitrided Si-face, a-face, and m-face 4H-SiC/SiO2 interfaces”, Appl. Phys. Lett., Vol. 16, No. 17, 171602/1-4, 2020. DOI: 10.1063/5.0002944
  11. Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Ukyo Sakurai, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mitsuru Sometani, Dai Okamoto, Hiroshi Yano, Noriyuki Iwamuro, Takao Inokuma, Norio Tokuda, “Energy distribution of Al2O3/diamond interface states characterized by high temperature capacitance-voltage method,” Carbon, vol. 168, pp.659-664, 2020, DOI:10.1016/j.carbon.2020.07.019.
  12. H. Takeda, M. Sometani, T. Hosoi, T. Shimura, H. Yano and H. Watanabe, “Insight into Channel Conduction Mechanisms of 4H-SiC(0001) MOSFET Based on Temperature-Dependent Hall Effect Measurement”, Mater. Sci. Forum, Vol. 1004, pp.620-626, 2020. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1004.620
  13. Ruito Aiba, Kevin Matsui, Masakazu Baba, Shinsuke Harada, Hiroshi Yano, and Noriyuki Iwamuro, “Demonstration of Superior Electrical Characteristics for 1.2 kV SiC Schottky Barrier Diode-Wall Integrated Trench MOSFET with Higher Schottky Barrier Height Metal,” IEEE Electron Device Letters, vol.41, issue 12, pp. 1810-1813, 2020, doi: 10.1109/LED.2020.3031598.
  14. T. Nakayama, T. Mannen, A. Nakajima, and T. Isobe, “Gate threshold voltage instability and on-resistance degradation under reverse current conduction stress on E-mode GaN-HEMTs,” Microelectronics Reliability, 2020. DOI: 10.1016/j.microrel.2020.113840
  15. T. Mannen, T. Isobe, and K. Wada, “Investigation of multiple short-circuits characteristics and reliability in SiC power devices used for a start-up method of power converters,” Microelectronics Reliability, 2020. DOI: 10.1016/j.microrel.2020.113775
  16. K. Chou, T. Mannen, and T. Isobe, “Impact of stray-inductance imbalance on short-circuit capability of multi-chip SiC power modules,” Microelectronics Reliability, 2020. DOI: 10.1016/j.microel.2020.113796
  17. T. Honda and H. Yano, “Simple method to estimate the shallow interface trap density near the conduction band edge of MOSFETs using Hall effect measurements”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 60, 016505/1-6, 2021. DOI: 10.35848/1347-4065/abd369

学会・研究会発表（国際学会）(Proceedings – International)

  1. M. Okawa, T. Kanamori, R. Aiba, S. Harada, H. Yano, and N. Iwamuro, “Analysis of 1.2 kV SiC SWITCH-MOS after Short-circuit Stress,” in Proc. of Int. Symp. Power Semiconductors and ICs, pp. 74-77, 2020.
  2. R. Aiba, K. Matsui, M. Okawa, T. Kanamori, S. Harada, H. Yano, and N. Iwamuro, “Investigation of dVDS/dt Controllability on Rg in SWITCH-MOS to Achieve Superior Turn-on Characteristics with Low dVDS/dt,” in Proc. of Int. Symp. Power Semiconductors and ICs, pp. 174-177, 2020.
  3. X. Cui, N. Iwamuro, and H. Yano, “Influence of Interface Traps on the Shape of Split C-V Curves of 4HSiC MOSFETs at Inversion,” in Extended Abstracts of the 2020 International Conference on Solid State Devices and Materials, pp. 241-242, 2020.
  4. T. Ohashi, R. Iijima, and H. Yano, “Development of Analytical Channel Mobility Model Based on Study of Universal Mobility in SiC MOSFET,” in Extended Abstracts of the 2020 International Conference on Solid State Devices and Materials, pp. 219-222, 2020.
  5. T. Mannen, T. Isobe, and K. Wada, “DC Capacitor Voltage Feedback Method for a Peak Voltage Suppression Control with Multiple Leg-Short-Circuits Using SiC-MOSFETs Employed in Power Converters,” in Proceedings of 2020 22nd European Conference on Power Electronics and Applications (EPE’20 ECCE Europe), Sep. 7-11, 2020. DOI: 10.23919/EPE20ECCEEurope43536.2020.9215869
  6. K. Chou, T. Mannen, and T. Isobe, “Impact of stray-inductance imbalance on short-circuit capability of multi-chip SiC power modules,” 31st European Symposium on Reliability of Electron Devices Failure Physics and Analysis (ESREF 2020), Oct. 4-8, 2020.
  7. T. Nakayama, T. Mannen, A. Nakajima, and T. Isobe, “Gate threshold voltage instability and on-resistance degradation under reverse current conduction stress on E-mode GaN-HEMTs,” 31st European Symposium on Reliability of Electron Devices Failure Physics and Analysis (ESREF 2020), Oct. 4-8, 2020.
  8. T. Mannen, T. Isobe, and K. Wada, “Investigation of multiple short-circuits characteristics and reliability in SiC power devices used for a start-up method of power converters,” 31st European Symposium on Reliability of Electron Devices Failure Physics and Analysis (ESREF 2020), Oct. 4-8, 2020.
  9. H. Zhang, M. Akihiro, T. Mannen, and T. Isobe, “An Optimized Scheme for Current Stress Reduction with Zero-Voltage Switching in Dual-Active-Bridge Converters under Varying Input Voltage,” in Proceedings of IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2020), Oct.11-15, 2020. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9235426
  10. T. Nakayama, T. Mannen, A. Nakajima, and T. Isobe, “High-Frequency Quasi-Z-Source Inverter Concept for Short-Circuit Capable GaN-HEMT-Based Converters,” in Proceedings of IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2020), Oct.11-15, 2020. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9235693
  11. D. Yamaguchi, Y. Cheng, T. Mannen, H. Obara, K. Wada, M. Takamiya, T. Sakurai, and T. Sai, “Digital Active Gate Control for a Three-Phase Inverter Circuit for a Surge Voltage Suppression and Switching Loss Reduction,” in Proceedings of IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2020), Oct.11-15, 2020. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9235772
  12. H. N. Pham, T. Mannen, and K. Wada, “A Three-Phase Isolated Rectifier using Current Unfolding and Active Damping Methods,” in Proceedings of IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2020), Oct.11-15, 2020. DOI: 10.1109/ECCE44975.2020.9235762
  13. C. Huang, J. Zhang, T. Mannen, and T. Isobe, “Efficiency Improvement with Off-Time Discrete Control for 1 MHz Operated Discontinuous Current Mode Grid-Tied Inverter,” in Proceedings of IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2020), Oct.11-15, 2020. DOI:10.1109/ECCE44975.2020.9235787
  14. T. Kanamori, R. Aiba, S. Harada, H. Yano, and N. Iwamuro, “Experimental Demonstration of  Superior Vf -Err Characteristics of pin Body Diode in 1.2 kV IE-UMOSFET with a Very Short Channel Length,” in Proceedings of PCIM Asia,  pp. 25-29, 2020.
  15. S. Uesugi, T. Mannen, and T. Isobe, “Feed-forward Current Control for Filter Size Reduction in a Sinusoidal Voltage Output Inverter for IPMSM Drive,” 23st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2020), Nov. 24-27, 2020. DOI: 10.23919/ICEMS50442.2020.9291072

学会・研究会発表（国内）(Proceedings – Domestic)

  1. 張昊宇，秋廣元輝，萬年智介，磯部⾼範，“Dual-Active Bridgeコンバータの⼊⼒電圧が変化する条件下におけるピーク電流抑制とゼロ電圧スイッチング実現のためのスイッチング電流制御”，半導体電力変換/モータドライブ合同研究会，鳥取，2020年9月3日・9月4日
  2. 中⼭太智，萬年智介，中島 昭，磯部⾼範，“GaN-HEMTを適⽤したQuasi-Zソースインバータの負荷短絡事故保護を想定したインピーダンスソースの設計”，半導体電力変換/モータドライブ合同研究会，鳥取，2020年9月3日・9月4日
  3. 李 夢⽻，萬年智介，磯部⾼範，“Zソースインバータにおける貫通モードの時間配置を改善した空間ベクトル変調法によるインダクタの⼩型化の実験検証と解析”，半導体電力変換/モータドライブ合同研究会，鳥取，2020年9月3日・9月4日
  4. Noriyuki Iwamuro,  “Recent progress of power semiconductor devices and expectation for GaN power devices (Invited),” 39th Electronic Materials Symposium, 2020年10月7~9日.
  5. 坂田大輝，岡本大，染谷満，平井悠久，岡本光央，原田信介，畠山哲夫，矢野裕司，岩室憲幸,「改良高速On-the-fly法によるSiC MOSFETの正確なNBTI評価」, 先進パワー半導体分科会　第7回講演会， 2020年12月9日～12月10日
  6. 上杉俊太郎，萬年智介，磯部⾼範，“電流不連続モードを適用したモータ駆動用正弦波電圧出力インバータにおける小型なLCフィルタのフィードフォワード制御”，半導体電力変換/家電・民生/自動車合同研究会，兵庫，2020年12月11日
  7. 髙橋勇紀，萬年智介，磯部高範，“事故電流低減を目的とした直列補償型ハイブリッド変圧器の事故発生時における動作の検証”， 電力技術/電力系統技術/半導体電力変換合同研究会，2021年3月1日・2日
  8. 藤崎祥弘，中山太智，萬年智介，磯部高範，“ゲート制御を必要としないハイブリッド遮断器の動作解析と設計手法の提案”， 電力技術/電力系統技術/半導体電力変換合同研究会，2021年3月1日・2日
  9. 李夢羽，萬年智介，磯部高範，“Ｚソースインバータにおけるスイッチング過渡現象の解析とスイッチング試験法の提案”，電力技術/電力系統技術/半導体電力変換合同研究会，2021年3月1日・2日
  10. 磯部高範，LouCheng，長谷川智宏，“コンデンサ放電パルス発生回路のための部分電力変換の原理に基づく充電制御回路”，令和3年電気学会全国大会，大阪，2021年3月9~11日
  11. 嶌田凜太郎，萬年智介，磯部高範，‟電流不連続モードを適用した系統連系三相インバータにおける系統連系インダクタの更なる小型化に向けたピーク電流抑制制御の実験検証”，令和3年電気学会全国大会，大阪，2021年3月9~11日
  12. 松井ケビン, 饗場塁士, 柏佳介, 馬場正和, 原田信介, 矢野裕司, 岩室憲幸, 「高ショットキー障壁金属を適用した1.2 kV SBD内蔵SiCトレンチMOSFETのスイッチング特性評価」, 令和3年度電気学会全国大会, 2021年3月9日~11日
  13. 柏佳介,松井ケビン, 饗場塁士, 馬場正和, 原田信介, 矢野裕司, 岩室憲幸, 「熱応力シミュレーションを用いた1.2 kV SBD内蔵SiCトレンチMOSFET(SWITCH-MOS)の負荷短絡耐量解析」, 令和3年度電気学会全国大会, 2021年3月9日~11日
  14. 北村雄大，亀和田亮，児島一聡，岩室憲幸，矢野裕司，「4H-SiCショットキーpnダイオードの高耐圧化」，第68回応用物理学会春季学術講演会，2021年3月16~19日

一般雑誌掲載記事 (Magazines)

  1. 岩室憲幸, “GaNパワーデバイスの基礎”, パワーデバイスイネ―ブリング協会会報誌, vol. 15, pp.7-9, 2020年2月
  2. 岩室憲幸,　”注目される次世代パワーデバイスSiC・GaN”, 電気計算　pp.35-40, 2020.04, 電気書院.
  3. 岩室憲幸,　”SiCパワーデバイスの開発、実装技術と車載機器への展望,” クリーンテクノロジー　pp.1-4,  2020.5, 日本工業出版.
  4. Noriyuki Iwamuro, “Power Semiconductors Beef Up Role in 5G, Electrified Vehicles,” AEI, July, pp. 20-21, 2020.
  5.  岩室憲幸, “GaNパワーデバイスの最新技術動向”, パワーデバイスイネ―ブリング協会会報誌, vol. 16, pp.7-9, 2020年8月
  6. 岩室憲幸, “在5G 商用化和EV 普及上关注度不断增加的功率半导体,” AEI (中国語版）, August, pp.22-23, 2020.
  7. 岩室憲幸, “自動車の電動化に向けたSiCパワーデバイス・GaNパワーデバイス開発の最新状況ならびに今後の動向,” 工業材料, vol.68, pp.14-19, 2020.
  8. 岩室憲幸,   “総論：パワーエレクトロニクスの現状と将来,” 電気評論　pp.6-12, 2020.12, 電気評論社.
  9. 磯部高範:「システムインテグレーションに向けたデバイス駆動・制御・センサ技術」, 電気学会誌, Vol. 140, No. 7, pp. 420-423, 2020. DOI: 10.1541/ieejjournal.140.420

講演 (Invited Lecture)

  1. 岩室憲幸, “Si-IGBTならびにSiC-MOSFET負荷短絡時の破壊メカニズム”　応用物理学会　先進パワー半導体分科会　2020年チュートリアル（12月8日）

書籍 (Books)

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