パワー半導体デバイスの種類と特性

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パワー半導体デバイスの種類と特性

概要

電力変換装置に使われる主要なパワー半導体デバイス（ダイオード・サイリスタ・IGBT・パワーMOSFET）の種類と特性を解説する。制御方式（制御端子なし・ゲート電流・ゲート電圧）、電流方向（一方向・双方向）、自己消弧能力の有無の組み合わせで各デバイスの特性が決まり、用途に応じて使い分ける。

📖用語

IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）：ゲート電圧でオン・オフ制御できる全制御形パワー半導体。大電力・中速スイッチングに適する。

サイリスタ（SCR）：ゲート電流でオン（点弧）できるが，自己消弧能力を持たない一方向素子。

パワーMOSFET：ゲート電圧で制御できる全制御形パワー半導体。高速スイッチングが可能で，ボディダイオードを内蔵する。

自己消弧能力：外部回路に依存せず，制御信号だけで素子をオフにできる機能。

主要デバイスの比較

電力変換装置に使われる主なパワー半導体デバイス：

デバイス	制御方式	電流方向	主な特徴
ダイオード	制御端子なし（電圧極性で自律動作）	一方向のみ	整流・保護用途
サイリスタ（SCR）	ゲート電流でオン（点弧）。オフは順電流ゼロか逆電圧印加が必要（自己消弧能力なし）	一方向のみ	大電力交流制御
IGBT	ゲート電圧でオン・オフ（全制御形）	順方向のみ（逆電流は逆並列ダイオードで確保）	大電力・中速スイッチング
パワーMOSFET	ゲート電圧で制御（全制御形）	順方向のみ（ボディダイオードで逆電流可）	高速スイッチング，低電圧・中電流用途

自己消弧能力の有無

•自己消弧できない：ダイオード，サイリスタ（外部回路でオフさせる必要がある）

•自己消弧できる（全制御形）：IGBT，パワーMOSFET

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