知っておきたいパワーデバイスの基礎と回路への適用

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自動車の電動化を加速する技術としてパワーエレクトロニクスの研究開発が活発化しています。その中で、パワーデバイスは理解・活用に戸惑う分野の一つと言われています。これは、次の異なる3分野の相互理解が必要となるためです。 (1) 動作の基礎となる半導体物性、 (2) 実際のデバイス構造と動作原理・特性、 (3) 回路での使いこなし・デバイス選定です。  (1) が物理分野の領域であるのに対し、 (3) はエンジニアリングの領域、 (2) は (1) と (3) が結びついた領域です。各領域を深く学ぶだけでは、パワーデバイスを理解することはできません。そこで本セミナーでは、相互の関連に説明しながら、 (1) ~ (3) について1日で講演します。本講演び受講により、パワーデバイスの幹となる知識を習得することができます。

  1. パワーエレクトロニクスとパワーデバイスの概要
    1. パワーエレクトロニクスの概要
    2. パワーデバイスの概要
  2. ここだけは抑えておきたい半導体物性
    1. バンドギャップの正体とバンド図
    2. 金属,半導体,絶縁体とフェルミレベル
    3. 純粋なSiの真正半導体と混ぜ物が主役を果たすn型,p型
    4. 電子・ホール密度の定量的扱い
    5. デバイスの動作速度も支配する移動度
  3. 電子機器、家電、車両、産業機器で最も重要なパワーMOSFETとIGBT
    1. パワーMOSFET
    2. 低出力用途の横型 (プレーナ型) 構造、電気特性
    3. 高出力用途の縦型MOSFET
      1. 構造と動作原理
      2. ボディ・ダイオード
      3. 縦型MOSFETの抵抗
      4. 縦型MOSFETの容量
      5. 縦型MOSFETのスイッチング動作 (ミラー効果)
    4. IGBT
      1. 構造と動作原理
      2. トランジスタ部分の特性
      3. IGBTの動作特性
  4. パワーデバイスのゲート回路とデバイスの選定
    1. パワーデバイスの損失
    2. パワーデバイスのゲート回路
    3. パワーデバイスの選定・確認
    4. パワーデバイスの発熱

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