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【パワー半導体とは?】再生可能エネルギーに欠かせない!パワー半導体の役割に迫る【SiC】

 

パワーエレクトロニクスは、電子デバイスを用いて電力の変換、制御、調整を行う分野です。パワーエレクトロニクスを構成する要素として、パワー半導体は欠かせない存在であり、その重要性は言い尽くせません。この記事では、パワー半導体について、その種類、用途、将来の展望などを解説します。

 

パワー半導体とは?


パワー半導体は、電子回路における電力の流れを調整または制御するために使用されるデバイスです。パワー半導体の主な機能は、電力の流れを切り替え、増幅し、制御することです。これらのデバイスは、電源、モーター制御、照明、再生可能エネルギーシステムなど、さまざまな用途で使用されています。

 

パワー半導体の種類


パワー半導体にはいくつかの種類があり、それぞれの種類に特有の特性や用途があります。ここでは、最も一般的なパワー半導体の種類を紹介します。

 

ダイオード


ダイオードは、電流を一方向にしか流さないようにする2端子デバイスです。パワーエレクトロニクスでは、AC(交流)をDC(直流)に変換するためにダイオードを使用します。また、回路の逆流を防ぐためにも使用されます。

 

サイリスタ


サイリスタとは、スイッチの役割を果たす4層構造のデバイスです。回路内の電流の流れを制御するために使用されます。サイリスタには、シリコン制御整流器(SCR)、トライアック、ダイアックなどの種類があります。サイリスタは、モーター制御、照明、電源など、さまざまな用途に使用されています。

 

パワートランジスタ


パワートランジスタは、電気信号の増幅やスイッチングに使用される3端子デバイスです。電源やモーター制御回路などのスイッチング用途によく使われる。パワートランジスタは、バイポーラ接合型トランジスタ(BJT)と電界効果型トランジスタ(FET)の2種類に分類されます。

 

絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)


IGBTは、MOSFETとBJTの長所を併せ持つパワートランジスタの一種です。モーター制御や再生可能エネルギーシステムなど、大電力の用途に使用されています。

 

パワー半導体の用途




パワー半導体は、以下のような幅広い用途で使用されています。

 

モーター制御


パワー半導体は、電気モーターの回転数やトルクを調整するモーター制御回路に使用され、産業機械、電気自動車、ロボットなど、さまざまな用途で使用されています。

 

電源装置


パワー半導体は、交流電力を直流電力に変換する電源にも使用されます。用途には家電、照明、産業機械などがあります。

 

照明


パワー半導体は、照明の明るさを調整する用途に使用されています。街路照明、スタジアム照明、商業照明など、さまざまなものがあります。

 

再生可能エネルギーシステム


パワー半導体は、太陽光発電風力発電などの再生可能エネルギーシステムで使用されることもあります。主な用途は電力系統への電力の流れの制御になります。

 

パワー半導体の将来展望

 

再生可能エネルギーシステム、電気自動車、スマートグリッドの普及に伴い、パワー半導体の需要は今後数年間で大幅に増加すると予想されています。矢野経済研究所によると、パワー半導体市場は、2019年の186億ドルから2025年には244億ドルまで、年平均成長率4.6%で成長すると予測されています。

 

eetimes.itmedia.co.jp

 

エネルギー効率の高い製品への需要の高まりから、パワー半導体の需要も増加すると予想されます。パワー①半導体は、電力損失を低減し、システム効率を高めることで、エネルギー効率を向上させるという重要な役割を担っています。その結果、パワー半導体は、データセンター、電気自動車、再生可能エネルギーシステムなどの用途で重要性が増しています。

パワー半導体市場の成長の主な要因の一つは、電気自動車(EV)の導入が進んでいることです。パワー半導体は、モーター制御、バッテリー管理システム、パワーエレクトロニクスに使用されるEVの必須部品です。富士経済によると、2019年にはわずか184万台だったEVの新車販売台数が、2030年には2150万台になる可能性があります。この成長により、パワー半導体の大きな需要が見込まれます。

 

monoist.itmedia.co.jp

 

パワー半導体市場の成長のもう一つの大きな原動力は、太陽光発電風力発電などの再生可能エネルギーシステムの導入です。パワー半導体は、これらのシステムで、直流電力を交流電力に変換し、電圧と電流を調整し、グリッドへの電力の流れを制御するために使用されます。再生可能エネルギーシステムの採用が増加していることから、今後数年間はパワー半導体の大幅な需要増が見込まれます。

これらのトレンドに加え、パワー半導体市場は、スマートグリッドに対する需要の増加からも恩恵を受けると予想されます。スマートグリッドは、電力網の効率と信頼性を向上させるために高度な技術を使用しており、パワー半導体はこれらのシステムで重要な役割を果たしています。パワー半導体は、エネルギー貯蔵、デマンドレスポンス、高度計測インフラなどのスマートグリッドアプリケーションに使用されています。スマートグリッドの採用により、今後数年間はパワー半導体の需要が大きく伸びると予想されます。

 

まとめ


パワー半導体パワーエレクトロニクスに不可欠な部品であり、その重要性は今後ますます高まることが予想されます。パワー半導体は、モーター制御、電源、照明、再生可能エネルギーシステムなど、幅広い用途で使用されています。パワー半導体の需要は、再生可能エネルギーシステム、電気自動車、スマートグリッドの成長によって、今後数年間で大幅に増加すると予想されています。そのため、パワー半導体メーカーは、これらのデバイスの性能、信頼性、効率を向上させるために、研究開発に多額の投資を行っています。パワーエレクトロニクスの未来は明るく、パワー半導体は将来のエネルギー情勢を形成する上で重要な役割を果たすでしょう。