パワー半導体は、近年注目を集めている半導体の一種です。
電気自動車の普及にともない、高品質なパワー半導体の需要が急増しています。
本記事では、パワー半導体の特徴や用途について詳しく解説します。
この記事を読むことで、パワー半導体の用途に関する理解を深めていきましょう。
パワー半導体とはどんなもの？
パワー半導体とは、通常の半導体よりも高い電圧や大きな電流を処理できるように設計された半導体です。
現代社会における電力需要の増加にともない、パワー半導体の需要は世界中で急速に拡大しています。
もしまだパワー半導体を導入していない場合、今すぐにでも導入を検討することをおすすめします。
パワー半導体の用途とは？
パワー半導体の応用分野は多岐にわたり、今後さらなる成長が期待されます。
以下に、代表的な用途をご紹介します。
電気自動車
電気自動車は、パワー半導体の最も重要な用途の一つです。
大きな電流や高い電圧を利用している電気自動車において、パワー半導体は電力変換効率の向上に欠かせません。
パワー半導体の導入はパワートレインのコンパクト化にも繋がるため、車両の軽量化が図れます。
電車
パワー半導体は、現代の鉄道システムに不可欠の技術です。
実際に都内を走るJRの車両にもパワー半導体が採用されており、高い効率を誇る電力制御技術により、エネルギー消費の削減と走行性能の向上に貢献しています。
今後も電車用のパワー半導体に関する研究開発は進み、実用化を試みる鉄道会社も増えていくことでしょう。
<h3>太陽光発電などの発電機器</h3>
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの発電機器にも、パワー半導体が使われています。
地球環境保護の観点から再生可能エネルギーの需要は今後も増加することが期待されているため、それにともないパワー半導体の需要も高まっていくでしょう。
ロボットや工作機器
労働人口の減少が課題となっている日本社会において、ロボットや工作機器の活用は不可欠です。
これらの機器にもパワー半導体が採用されており、産業の自動化と効率化を支える重要な役目を担っています。
データセンターのUPS
AI技術の急速な発展にともない、大規模データセンターの需要が増加しています。
データセンターで使用される無停電電源装置（UPS）にもパワー半導体が使われており、電力損失の低減や小型化に向けた研究開発が日々進められています。
パワー半導体の主な特徴とは？
パワー半導体を導入すると、様々なメリットが得られます。
パワー半導体の主な特徴とあわせて、3つのメリットをそれぞれ確認していきましょう。
耐圧性能が高い
パワー半導体は一般的な半導体と比べ、高い耐圧性能を有しています。
耐圧性能が高いことで半導体の性能を落とすことなく、常に高い処理能力を発揮できます。
高い電圧や大きな電流も処理出来る
パワー半導体は高い電圧や大きな電流も処理可能です。
通常の半導体よりも多くの処理をこなせるため、幅広い用途に適しています。
また、処理能力の向上により、製品自体のコンパクト化にも繋がっています。
<h3>耐熱性能が高い</h3>
パワー半導体は、耐熱性能が高いのもメリットです。
特にSiウエハに代わる半導体素材として注目されているSiCウエハは、従来の素材より優れた熱伝導率を誇り、外部に熱を効率的に放出できます。
この耐熱性能により、他の半導体では困難な高温環境でも使用できるため、幅広い用途に利用されています。
パワー半導体を使用するデメリットもある？
パワー半導体は多くのメリットがある一方で、導入に際して考慮すべき課題も存在します。
ここでは、パワー半導体の抱える2つの課題について見ていきましょう。
半導体の価格が高くなりやすい
パワー半導体は一般的な半導体と比べて、製造コストおよび製品価格が高くなる傾向があります。
高品質な材料（SiCやGaN）の使用による原材料費の増加や、専門的な製造プロセスによる生産コストの上昇が主な原因です。
ただし、製品をよりコンパクトにして性能を向上させられるため、コストパフォーマンスは悪くないともいえます。
特殊なノウハウがなければ製造できない
パワー半導体、特にSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒素ガリウム）を用いたデバイスの製造には、高度な技術と専門知識が必要です。
高品質なSiCウエハの製造技術、新材料に適した製造プロセスの開発、専門的な品質管理や信頼性評価など、従来のシリコン半導体とは異なる技術が求められます。
そのため、製造メーカーが限られており、供給の安定性が懸念材料の一つとなっています。
パワー半導体の用途のまとめ
本記事では、パワー半導体の多様な用途について詳しく解説しました。
パワー半導体の需要は今後も高まることが予想されるため、自社の製品開発に積極的に取り入れることを推奨します。
金沢機工株式会社では、パワー半導体の製造に欠かせない高品質のSiCウエハを供給しています。
質の高いSiCウエハを利用することで、より性能の高い製品の開発が実現可能です。
高品質なパワー半導体を導入し、製品の差別化を図りたい場合は、金沢機工株式会社に気軽にお問い合わせください。
