電験三種 令和2年度(2020) 機械 問10 過去問解説

問10 《パワーエレクトロニクス(IGBTとパワーMOSFETの比較)》
パワー半導体スイッチングデバイスとしては近年,主に IGBT とパワー MOSFET が用いられている。両者を比較した記述として,誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) IGBT は電圧駆動形であり,ゲート・エミッタ間の電圧によってオン・オフを制御する。
  2. (2) パワー MOSFET は電流駆動形であり,キャリア蓄積効果があることからスイッチング損失が大きい。
  3. (3) パワー MOSFET はユニポーラデバイスであり,バイポーラ形のデバイスと比べてオン状態の抵抗が高い。
  4. (4) IGBT はバイポーラトランジスタにパワー MOSFET の特徴を組み合わせることにより,スイッチング特性を改善している。
  5. (5) パワー MOSFET ではシリコンのかわりに SiC を用いることで,高耐圧化をしつつオン状態の抵抗を低くすることが可能になる。
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正解は(2)
解説
【考え方】MOSFET と IGBT が「電圧駆動か電流駆動か」「ユニポーラかバイポーラか」を整理します。 電圧駆動形:ゲートの電圧でオン・オフする。電流駆動形:ベースに電流を流してオン・オフする。 ■1 (1) IGBT の駆動 ゲート・エミッタ間の電圧でオン・オフする電圧駆動形です。正しいです。 ■2 (2) MOSFET の駆動 パワーMOSFETも、ゲートの電圧でオン・オフする電圧駆動形です。 キャリア(電気を運ぶ粒)がたまる現象がないので、スイッチングが速く、損失は小さいです。 「電流駆動形」「損失が大きい」としているので、(2)は誤りです。 ■3 (3) MOSFET のオン抵抗 MOSFETは、電子か正孔の片方だけで電流を流すユニポーラデバイスです。 その代わり、オンのときの抵抗はバイポーラ形より高めです。正しいです。 ■4 (4) IGBT のしくみ IGBTは、MOSFETの電圧駆動と、バイポーラトランジスタの低い抵抗を組み合わせたものです。正しいです。 ■5 (5) SiC SiC(炭化ケイ素)を使うと、高い電圧に耐えつつ、オンの抵抗を低くできます。正しいです。 答えは(2)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問10