電験三種 令和7年度(2025) 下期 機械 問10 過去問解説

問10 《パワーエレクトロニクス(パワー半導体デバイス)》
電力変換装置では,各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として,誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) IGBTと逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは,IGBTにとって順方向の電流を流すことができる期間をIGBTのオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBTにとって逆方向の電圧が印加されると,IGBTのゲート状態にかかわらずIGBTにとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。
  2. (2) ダイオードの導通,非導通は,そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり,導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
  3. (3) サイリスタは,オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば,その後にゲート電流を取り去っても,順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
  4. (4) オフしているパワーMOSFETは,ボディーダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
  5. (5) オフしているIGBTは,順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ,その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
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正解は(3)
解説
【考え方】サイリスタは、ゲート電流でオンになり、電流が0になるとオフになります。逆方向には電流を流しません。(1)〜(5)を1つずつ確かめます。 (1) IGBT(電圧でオン・オフできる半導体スイッチ)は、ゲート電圧をオンにしている間だけ順方向に電流を流します。 逆向きの電圧がかかると、ゲートに関係なく、逆並列ダイオード(逆向きにつないだダイオード)に電流が流れます。正しいです。 (2) ダイオードは、かかる電圧の向き(極性)だけで、流れるか流れないかが決まります。正しいです。 (3) サイリスタは、ゲート電流でオンにすると、ゲート電流を取り去っても順方向の電流が流れ続けます。ここまでは正しいです。 しかし、サイリスタは逆方向の電流を流せません。電流が0になるとオフになり、逆向きの電圧がかかると電流は止まります。 「順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる」は誤りです。 (4) MOSFETは、中にボディーダイオード(もともと作りこまれたダイオード)があるので、オフでも逆方向には電流が流れます。正しいです。 (5) IGBTは、順電圧がかかった状態でゲート電圧を与えると流れ、ゲート電圧を取り去ると止まります。正しいです。 答えは(3)ピヨ。
出典:令和7年度(2025) 下期 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