パワー半導体とは
パワー半導体とは大きな電流や、高い電圧に対して壊れることなく取り扱うことが可能な半導体です。
名が示すように導体と絶縁体の両方の特性を持つのが半導体で、電気の整流や信号の増幅、電気のスイッチングを行います。
通常の半導体は小さな電圧を扱うように設計されています。そのため大きな電圧を扱うと発熱によって機器などの内部が高温化となり故障の原因となりますが、パワー半導体はこれらを効率よく扱う技術が組み込まれています。
パワー半導体の使用用途
PCなどに使用されている半導体は電圧をかけてデータの記録や演算を行うのに対し、パワー半導体は電力の制御や供給が主で、大きな電圧や電流を扱います。
そのためパワー半導体の使用用途はテレビやエアコンなどの白物家電から自動車、鉄道、発電装置など、その範囲は幅広いです。
現在の主力分野は産業機器になっていますが、環境・エネルギーや自動運転が注目を浴びていますので、今後はエネルギー分野や自動車分野への供給が多くなっていくと考えます。
パワー半導体の特徴
パワー半導体は大きな電圧、電流の制御と供給が主な働きですが、どこからパワー半導体となるのか定義は明確に決定されていません。
製造メーカーにもよりますが、定格電流がおおよそ1A以上のものを扱うとされています。
パワー半導体の働きは以下の4つになります。
- 1つ目はコンバーターとしての役割です。発電所から流れてくる電流は交流ですが、家電は直流で動作するため、この変換を家電内のコンバーターで行います。
- 2つ目はインバーターです。コンバーターが変換した直流を交流に再度変換します。このインバーターで装置や家電製品のモーター制御を行います。
- 3つ目は周波数変換です。現在の一般家電製品ではあまり気にしませんが、産業機器や電機工具などはある特定の周波数でしか稼働しないものがあるため、機器内部のパワー半導体で変換しています。
- 4つ目はレギュレーターです。直流の電圧を安定化させるために使用します。交流から変換された直流は不安定なためレギュレーターを使用します。