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2026年3月22日実施 機械 A問題 問10
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問題一覧
機械
パワーエレクトロニクス
インバータ・チョッパ・PWM
出題頻度: ★★☆☆☆
配点: 5点
2026年3月22日実施 機械 A問題 問10
電力変換装置では,各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として,誤っているものを次の(1) ~(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
(1)
IGBT と逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは,IGBT にとって順方向の電流を流すことができる期間を IGBT のオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBT にとって逆方向の電圧が印加されると,IGBT のゲート状態にかかわらず IGBT にとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。
(2)
ダイオードの導通,非導通は,そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり,導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
(3)
サイリスタは,オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば,その後にゲート電流を取り去っても,順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
(4)
オフしているパワーMOSFET は,ボディーダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
(5)
オフしている IGBT は,順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ,その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
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解説
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使用する公式
パワー半導体デバイスの特性
ダイオード:印加電圧の極性で自律的に導通・非導通が決まる(制御不可)
サイリスタ:オンのゲート電流で点弧するが,ターンオフには順電流をゼロにするか逆電圧印加が必要。電流は一方向のみ流せる。
IGBT:ゲート電圧でオン・オフ制御可能(全制御形デバイス)
パワーMOSFET:ゲート電圧で制御,ボディダイオードを内蔵
各選択肢の解説
(1) 正しい:IGBT+逆並列ダイオードの動作説明として正確。
(2) 正しい:ダイオードは電圧極性で自律的に導通・非導通が決まる。
(3) 誤り:サイリスタはゲート電流を取り去った後も順方向電流は流れ続けるが,「逆方向の電流」は流せない。サイリスタは一方向デバイスであり,逆電圧が印加されると非導通になる。「順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる」という記述が誤り。
(4) 正しい:パワーMOSFETのボディダイオードは,オフ状態でも逆電圧印加で逆電流を流す。
(5) 正しい:IGBTのオン・オフ動作の説明として正確。
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答え:(3)
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