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2012年11月02日

炭化ケイ素を用いた世界最高、耐圧2万ボルトのトランジスタを開発

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引用元:共同通信


 2万ボルトという世界最高の電圧に耐えられるトランジスタを、炭化ケイ素を用いて開発することに、京都大の須田淳准教授らのグループが成功し、23日発表した。米国電気電子学会の論文誌11月号電子版に掲載された。

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往年のDCアンプパーツ(パワートランジスタ)

 トランジスタは、さまざまな製品に使われる電力変換回路の主要部分を構成する半導体素子。グループは、耐圧2万ボルトの電力制御用半導体(パワーデバイス)を既に開発しており、回路に必須の両方の技術を実現した。 須田准教授は「高耐圧の電力変換回路の開発に向けた大きな一歩」と話している。
4 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:35:54.62 ID:X2UvOpuP
これの用途は変電所で使用する位しか思い浮かばないんだが、他にもあるのかな?

6 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:39:56.95 ID:Ax+CYCDl
>>4
電車や機関車、ハイパワーの出力制御が小型化できるらしい。
9 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:53:12.08 ID:ziHPovtc
>>6
給電圧が20kVだから実用レベルに達するまでには、もうちょい耐電圧を上げなきゃね。
35 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 10:14:21.48 ID:qihAw86L
>>9
給電は20kVでも、実際に制御してる電圧は1kVにも満たないはずだけどな。



5 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:39:47.89 ID:ae3HejeG
新幹線で使えるまで、あと5000V



8 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:52:54.07 ID:VCcoMH2u
潜水艦の動力制御とか警戒機のレーダーに使えるんじゃない?



10 :名無しのひみつ:2012/10/23(火) 23:56:01.74 ID:MhzDvby0
耐熱は?耐圧だけじゃ意味ねーわ。

11 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 00:01:00.62 ID:kwjjK+95
>>10
炭化ケイ素なら熱には十分に強いだろ。
発生する熱の問題も含めて20kV耐圧って意味だと思うが。



13 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 00:16:33.72 ID:WTy9D+l9
まだまだ真空管にはかなわないねえ。




15 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 00:36:04.30 ID:DlanCchF
京都大は世界最高の2万ボルトを超える電圧に耐える半導体をつくった。
電圧を下げる際などにエネルギーの損失を少なくでき、全国の高電圧設備に使うだけで、
原発1、2基分の電力節約になるという。

24 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 01:56:47.45 ID:1xtuD+uZ
>>15
交流のままじゃ、今以上に高電圧にするのは無理です。
直流送電なんて話をすると、この板でもキチガイ扱いする奴が出てきます。
66 :名無しのひみつ:2012/11/01(木) 10:17:44.38 ID:oIRH84oC
>>15
戦時中の憲兵みたいに精神論だけを唱える左翼デモより、よっぽど原発の削減に役立ってるな。



19 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 01:00:29.58 ID:ZSJkez8/
低電圧高電流より高電圧低電流のほうが効率いいしな。



21 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 01:34:05.15 ID:MKEArJhu
軍事関係者は、トランジスタなどの半導体回路の電圧耐性の低さに悩まされ続けてきたんだよ。 
IEEEに掲載された時点で米軍の巨大なマーケットができるはず。



25 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 02:29:40.79 ID:2kFY/AF5
交流はピーク電圧にあわせて耐圧を設計しないといけないから、機器的には勿体無いんだと。
交流波形が正弦波だとすると直流にすれば0.7倍ぐらいの耐圧で済むのかな?

28 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 02:37:06.91 ID:1xtuD+uZ
>>25
直流送電のメリットが最初の方に書いてある。
http://ja.wikipedia.org/wiki/直流送電
31 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 08:57:48.16 ID:8dq0gotN
>>28
おいおい、「短所」もちゃんと読んでるか?耐圧を落とせるつっても1/√2だぜ。
一桁落ちるってんならメリットは大きいが・・・

それから高圧にすると(しなくても)遮断が難しいってのが、ものすごい困難な短所。
交流の遮断でも高圧になるとかなり面倒くさい、ましてや直流を交流以上に高圧化すると
どうやって消弧するのか。

最もそこに書いてある長所も捨てがたい長所ではあるので、あくまで適材適所でサブとして
利用するのはいいと思う。
36 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 10:19:49.85 ID:LvoB5wtG
>>31
電力ヒューズがある。
出来ない事を探すより、出来ることを見つける方が建設的と思うが。



26 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 02:29:53.84 ID:+97OXiVI
この研究はどういう価値があるんですか。



27 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 02:36:20.74 ID:7cq35GB7
同じグループのダイオードで6月にスレが立ってる。
今回がトランジスタか。


耐圧20,000ボルト(世界最高)の炭化ケイ素半導体素子を実現



30 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 03:15:50.25 ID:7cq35GB7
耐圧2万ボルト仕様が必要なケースは多くないかもしれないが、SiCパワーデバイス自体は
そこらじゅうで使われるようになるよ。



32 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 09:12:40.02 ID:O5YOGNAS
なんか最近技術進歩速くね?

38 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 10:49:53.56 ID:9n7PZo6B
>>32
決戦の時が近いのかもな・・・



37 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 10:46:37.01 ID:mr4zADkJ
では、俺は、定格一万ボルトの照明でも作るか。



41 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 13:06:14.58 ID:4VaIM2Pe
エレベーターとか自動ドアなんかが、身近なパワーエレクトロニクスの応用例かな。
ここまでの高電圧はいらんだろうけど。
ガンダムなら必要だな。



42 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 13:25:38.20 ID:pUdjD+tM
電気式気動車の実現の可能性は?



44 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 14:03:01.13 ID:HuCmW7tG
超耐圧セラミックパッケージか、むしろパッケージレスで絶縁油に漬けられるのかしら。
コンデンサ、コイル、抵抗は何とかなるからラジオ作れるなスピーカーは圧電素子で。



45 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 15:02:57.31 ID:7cq35GB7
こういう電車はインバータの電圧どれくらいなのかな?
それにしても、鉄っちゃんwikipedia 更新はやすぎ > 阪急8000系電車

4-in1VVVF
全閉型永久磁石同期電動機システムを鉄道車両に搭載し従来比約50%の省エネを実証

46 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 15:07:00.73 ID:7cq35GB7
おっとwikipedia に書いてあった。架線1500Vで1電動機200kWか。



49 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 15:32:31.13 ID:RtLfB+4m
レーザー砲が作れるのか?



51 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 17:28:09.92 ID:AdsJJ/aH
家に引き込むときに直流にしたら、ACアダプタ省けて便利だと思うんだけどなあ。
電柱までは交流で。



52 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 19:21:08.45 ID:dmH0PEva
で、Vceは?

54 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 20:28:18.34 ID:TRin8ncS
>>52
Vce(sat.)ってこと?



53 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 20:16:00.60 ID:oLVbledk
20kVクラスのDC-DCコンバータとか想像つかねえ。



56 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 21:25:05.91 ID:OmCyS9ai
これまでは耐圧何万ボルトだったの?

57 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 23:42:45.29 ID:JPMnF1Pe
>>56
レコード値は分んないけど
実用化されてるSiCパワーデバイスだと耐圧1200Vくらい。
60 :名無しのひみつ:2012/10/25(木) 02:34:22.40 ID:ybo6AT4W
>>56
IGBT 4500V/2000A, Vce(sat)=5.7V (2001年)
とか、
GaN 10400V, 186mΩcm2 (2007年)



62 :名無しのひみつ:2012/10/25(木) 23:18:52.25 ID:d94MdiQL
パワー半導体としての最強の材料はダイヤモンド

63 :名無しのひみつ:2012/10/26(金) 02:15:51.95 ID:cAGMJwJN
>>62
ダイヤモンドには満を持して登場してもらうとして、それまではダイヤモンドの商品化よりも
難易度が低いものも開発、利用。



65 :名無しのひみつ:2012/11/01(木) 09:55:05.08 ID:XQ/MzxcF
京大のサイトの絵だと電流容量は10mAそこそこ。
バイポーラだけど、MOS-FETみたいに微細加工でなんとかなるのかな。

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18 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 00:55:47.53 ID:/xDl6IuK


君の瞳は1万ボルト♪
左右合わせて2万ボルト♪

50 :名無しのひみつ:2012/10/24(水) 16:58:59.29 ID:fWlFyY9k
>>18
直列かよw
58 :名無しのひみつ:2012/10/25(木) 00:43:31.73 ID:6aUki4ss
>>50
微妙な科学板らしさがツボッたw

コメント一覧

1. ku  2012年11月02日 20:58
電圧変換ロスが大幅に減らせる?

実用化が待ち遠しいな。
2.   2012年11月02日 22:01
このコメントは削除されました。
3. 名無し隊員さん  2012年11月02日 22:07
君の瞳は一万ボルトと書こうと思ったらスレ内で既出だったか
しかたないから忌野清志郎で我慢しよう
4. 名無し隊員さん  2012年11月02日 22:22
*2
どうだろ
工業用なら釜で作ったほうが安いかも
5. 名無し隊員さん  2012年11月02日 22:28
SiCは加工・製造に大量のエネルギーが必要だし
基板に欠陥多いし
実用化はまだまだだろ
6. 名無し隊員さん  2012年11月02日 22:40
珪素というとシリコンと脊髄反射で出てくるしかないアホな私に
炭化珪素って一体何なのか教えてください何卒
7. あ  2012年11月02日 22:59
消し炭になったシリコン
8. 名無し隊員さん  2012年11月02日 23:04
電気関係はさっぱりなんだが、どんな風に便利になるんだ?
9. あ  2012年11月02日 23:07
軽くて頑丈になる
10. あ  2012年11月02日 23:31
2万mでも金メダル
11. 名無し隊員さん  2012年11月03日 02:54
今日の元スレの連中はやけに賢い気がする。素敵!
12. 名無し隊員さん  2012年11月03日 06:45
なんでトランジスタって聞くとみんな弱電の方ばっか想像するの
パワエレだって相当重要なのに
13. 名無し隊員さん  2012年11月03日 08:45
素子に合わせて電圧を降圧する必要が小さくなるのか
14. 名無し隊員さん  2012年11月03日 09:50
IGBTが不用になるのか?
溶接機がコンパクトで安価になるなら大歓迎
15. 名無し隊員さん  2012年11月03日 12:19
※12
学校でならうトランジスタ原理が基本的に信号処理用途になっちまうからじゃないか?

あと中高ぐらいまでの実験だと電源関係の実験は危険すぎてできない、って聞いたことはあるな
16. 名無し隊員さん  2012年11月03日 14:24
>>11
頭悪い子にはレスしにくく、脊髄反射でアホレスするにもちと難しい内容だからじゃない?
中途半端にだけど理解できる(と思える)分野なのが余計に
17. 名無し隊員さん  2012年11月03日 20:52
おお、A627にD188だ!
18. 名無し隊員さん  2012年11月04日 00:03
 軍事系半導体のEMC波への耐性が高まるん!
 研究が進めば、核兵器無双だと思っている国が涙目になる。

 あと電気事情が残念な国への、日本製家電の輸出競争力と耐久性が高まる
可能性があるん。
 
19. 名無し隊員さん  2012年11月04日 00:37
パワエレ関連のニュースがまとめになってるのは胸熱だな
丁度パワエレの研究室に配属されたばかりだから
20. 名無し隊員さん  2012年11月04日 09:30
マジレスすると製品なら安全マージン取って使うから
実質1万ボルト程度のものにしか使われないだろうけどな

でも今までより大幅に上がったのは事実だし喜ばしいね
伝送ロスって意味じゃ間違いなく削減できる方向だ
21. 名無し隊員さん  2012年11月04日 18:58
6600ボルト級のモーターなんかを銅鉄器械を使わないで
ダイレクトインバータドライブ出来る様になるわけですね。
…って考えてみると便利というより怖すぎるよね。

耐圧が低下して短絡したらどうなるん?とか制御回路と混触したらとか
考えたら絶縁変圧器の使ってた方が精神衛生上好ましい気がする。
光トリガー素子とか色々対策は有るんだろうけどさ。
22.    2012年11月04日 21:57
絶縁変圧器が壊れた場合それはそれはトラウマ級の事態になりまし
23. 名無し隊員さん  2012年11月05日 22:23
>>13
真空管を高電圧大電流で使ったら陽極吹っ飛ぶわX線飛ぶわで大変だろが。
24. 名無し隊員さん  2012年11月05日 22:27
※2
ダイヤモンドはとっくに人造の方が良質になってるよ。

※13
つーより高電圧で使うほうが損失が小さい。
25. 名無し隊員さん  2013年01月14日 22:51
これって電柱のトランスがなくなるってことかな。

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