電験三種 令和2年度(2020) 機械 問10 過去問解説
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) 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) 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) 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) 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) 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