パワー半導体とは？

パワー半導体は、主に電子回路の電力を制御および変換するために使用されるスイッチのようなデバイスです。 一般に、これらのデバイスは、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、シリコンなどの半導体素子に見られる電子特性を利用します。 パワーデバイスとも呼ばれるこれらのガジェットは、通常、標準動作中に1ワット以上の電力を消費します。 集積回路に適用される場合、それらは通常パワーICと呼ばれ、単一の半導体上で相互にリンクされた何百万ものデバイスを含むことができます。

ほとんどの場合、パワー半導体デバイスの基本形は1950年代に開発されました。 エンジニアのロバートN.ホールは、このデバイスを発明したとされています。 ゲルマニウムで作られたこれらの初期のガジェットは、通常、約35アンペアの電流定格と約200ボルトの電圧容量を備えていました。 それを、数千アンペアと数千ボルトを頻繁に処理する最新のパワー半導体と比較してください。

パワーダイオード、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）など、いくつかのタイプのパワー半導体デバイスが存在します。 通常、パワーダイオードは2端子電子部品で構成されています。 それらは通常、電流を順方向に運び、電流が逆方向に流れるのを防ぎます。 低電力の半導体とは異なり、かなりの量の電流を伝送できます。

パワーMOSFETは、最も広く使用されている低電圧パワー半導体アプリケーションの1つです。 通常、これらは200ボルト未満で、モーターコントローラー、電源、およびDCからDCコンバーターに使用されます。 パワーダイオードのように、パワーMOSFETは通常、かなりの量の電力を運ぶために装備されています。 多くの場合、他の種類のパワー半導体よりも低い電圧でより効率的であり、高い整流速度を備えています。

サイリスタは、光スイッチ調光器や圧力制御システムから、モーターの速度制御や液面調整器まで、あらゆるものに使用されるパワー半導体の一種です。 4つの層で構成され、交互のPタイプとNタイプの材料で構成され、通常3つの電極があります。 多くの場合、小さなトリガー電流または電圧を使用してかなりの量の電力を制御するように設計されています。

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）パワー半導体は、すばやくオン/オフするように設計されたガジェットです。 IGBTは非常に効率的なタイプのパワー半導体であると考えられており、空調システムや電気自動車で頻繁に使用されています。 スイッチングアンプを含むステレオシステムでは、IGBTを使用して複雑な波形を合成することもあります。