じじぃの「科学・地球_120_半導体とは何か・需要急伸中・パワー半導体」

β酸化ガリウム

タムラ製作所
タムラ製作所からのカーブアウトベンチャーであり、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT）の技術移転ベンチャーである株式会社ノベルクリスタルテクノロジーは、新世代パワーデバイス半導体材料の候補の一つである、β酸化ガリウム（β-Ga2O3）の研究開発を進めています。
酸化ガリウムパワーデバイスが実用化されれば、中耐圧から高耐圧領域のパワーデバイス市場における省エネルギー化に大きな貢献が期待されます。
https://www.tamura-ss.co.jp/jp/products/gao/index.html

『半導体が一番わかる』

内富直隆／著　技術評論社　2014年発行

需要急伸中！パワー半導体より

前節までで説明した各種のトランジスターは、ディスクリート（個別）半導体のなかでも主に低電圧で電気信号を制御するための電子回路用デバイスです。これに対して、高電圧で電力を制御するための電気回路用デバイスがパワー半導体です。以前は、電子回路用を弱電用、電気回路用を強電用と表現することもありました。
1970年代、半導体を電力制御に利用しようというパワーエレクトロニクスの研究を盛んになり、大電力を扱うためのパワー半導体を開発されました。
たとえば、それまでの電車の速度制御は、抵抗を使って電力を熱消費させてモーターに供給する電力を制御していましたが、半導体デバイスのサイリスタで電力制御ができるようになったおかげで、抵抗で発熱させる必要がなくなり、暑かった地下鉄のトンネル内が涼しくなったのがこの時代です。
パワー半導体の主な機能は、大電流の整流とスイッチングです。交流電源を直流に変えるコンバータと直流電源を交流に変えるインバータ、直流電圧の変圧（昇圧と降圧）、交流電源の周波数変換などでパワー半導体が大きな役割を担っています。
パワー半導体は、交通機関の電力制御や、周波数の異なる電力系統網間の電力融通など、社会インフラを支える分野で活躍していますが、近年では、太陽光発電や燃料電池といった直流発電システムでつくった電力を、従来の交流配電網に流すためのインバータ装置や、電気自動車の電力制御など身近なものへの需要が高まっています。
パワー半導体に求められるものは、どれだけの大電力に耐えられるかという点です。大電圧、大電流でどれだけ高性能な整流やスイッチング特性を維持できるかが研究課題です。さらに、電力ロスが少ないことや、小さな信号で大電力を制御できることも重要になります。そのため、シリコン材料だけでなく、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などの化合物半導体材料を用いたパワートランジスターの研究が進んでいます。