半導体物性及びデバイス特性と、パワーエレクトロニクス回路との特性を「つなぐ」考え方を学びます。
キャリア密度計算、MOSFETの損失、熱抵抗の計算の演習あり。

・パワエレ回路の設計者
・これからパワエレ回路を設計する方
・半導体物性を理解して設計に従事したいと思われる方

・パワーデバイスの選定方法・ドライブ回路・トラブル回避方法の習得
・半導体の物性から耐圧特性、デバイスの損失が想定できる

　本セミナーでは、半導体物性及びデバイス特性と、パワーエレクトロニクス回路との特性を「つなぐ」考え方を学びます。パワーデバイスの特性を理解しサクサクとパワエレ回路を設計したい．．．多くの回路設計者がそう思うにもかかわらず、パワーデバイスの基礎である半導体物理はとても難解です。また、デバイス特性では、多くの数式が羅列されており、どの式が設計に役立つかを見極めるのが困難です。そこで、本講座では、以下の3つのステップで、パワーデバイスを理解します。
　①難解な半導体物性をわかりやすい図と数値例で示し、半導体物性がパワーデバイスの特性にどう反映されるかを実際の動作波形を使って説明します。
　②回路設計に重要な式は、数値演習を通して理解します。（★エクセル、電卓演習）
　③重要な式の意味・現象を回路シミュレーションで理解します。（◎PSIM演習）

　実用的な観点から、パワーエレクトロニクス回路で多用されているパダイオード、IGBT、MOSFET、ワイドバンド半導体（GaN、SiC）の4つのデバイスについて詳しく説明します。とくにパワーデバイスで重要な以下の項目に着目します。
　①耐圧特性
　②デバイスでの損失
　③駆動回路
　④パワーデバイスの選定

さらに、デバイスを使いこなすという観点から、動作時のデバイス温度見積り、トラブル事例や回避策についても紹介します。

１．パワーデバイスの概要
　・パワーエレクトロニクスとは
　・パワーデバイスの概要
　・パワーエレクトロニクスで使われる回路と動作原理

２．半導体の物性
　２．１　Si半導体の物性
　　・エネルギーバンドとバンドギャップ
　　・金属、半導体、絶縁物とバンドギャップ－半導体と絶縁物の違いは？－
　　・真正半導体、n型半導体、p型半導体　
　　・デバイスの速度を支配するn型半導体とp型半導体の移動度
　　・半導体のキャリア密度
　　★演習　Si 室温でのキャリア密度計算（エクセル、電卓演習）
　　・伝導度・比抵抗を決める移動度
　　★演習　移動度と伝導度・比抵抗の関係（エクセル、電卓演習）
　２．２　パワーダイオード
　　・pn接合とダイオード
　　・pinダイオードとショットキーダイオード
　　・pn接合の耐圧

３． パワーデバイスの構造と動作原理
　３．１　ワイドギャップ半導体（SiC、GaN）
　　・ワイドギャップ半導体の概要とメリット
　　・GaNパワーデバイスとSiパワーデバイスの特性比較
　　・GaNパワーデバイスの温度特性
　　・パワーデバイスの絶縁破壊と耐圧
　　★演習　Si、GaN、SiCの耐圧比較（エクセル、電卓演習）
　３．２　MOSFETの特性、損失、素子温度の上昇
　　・横型構造MOSFETの特性
　　★演習　MOSFETの基本式（エクセル、電卓演習）
　　・縦型構造MOSFETの特性
　　★演習　MOSFETの損失（エクセル、電卓演習）
　　・パワーデバイスの損失
　３．３　IGBTの特性とデバイスの動作点
　　・バイポーラデバイスとユニポーラデバイス
　　・トランジスタ特性
　　・IGBTの特性

４．PSIMシミュレーションのデバイス（サーマル）モデル演習
　◎ 単相インバータの動作（PSIMの使い方を理解する演習）
　◎ MOSFETの動作特性、損失、PSIMサーマルモデル

５．パワーデバイスのドライブ回路、選定方法
　・ドライブ回路
　・デバイスの選定
　★演習　インバータ用デバイスの選定（エクセル、電卓計算）
　・熱設計
　★演習　熱抵抗の計算（エクセル、電卓演習）

６．トラブル回避
　・ノイズ
　・デッドタイム
　・アース

弱電から転向し、独学で学んだ経験からパワエレに必要な半導体物理をわかりやすく解説します。
	東京工科大学　教授 名古屋大学院卒業後、東芝生産技術研究所に入社。 以来31年間、研究開発およびそのマネジメントを行う。2015年より現職。 製造現場での豊富な経験をベースに、理論とシミュレーションを効果的に活用した研究を行っている。 平易な語り口での講義も好評で、企業向けの登壇も多い。 工学/理学博士。

エンジニアの悩みを解決 パワーエレクトロニクス

パワーデバイス，電気自動車，計測技術の理解を深めるため，次の特徴を持って書いています。 ◎パワーデバイスを使いこなすための半導体物性と適用のノウハウを記載 パワーデバイスを使いこなすためには，半導体物性という物理現象と安定的に動作させるノウハウが必要です。2章で，デバイス理解に必要とされる項目と数式を抽出し，半導体物性について分かりやすく説明しました。3～5章で，こうした物理現象とデバイス特性との関係を説明，6章でゲート回路，デバイス選択など使いこなしノウハウを紹介しました。 ◎実際のハイブリッドカーに搭載されたパワーコントロールユニットの解体調査 　電気自動車の心臓部となるパワーユニットについて，2代目プリウムを解体し，そのパワーコントロールユニットの構造，動作特性について，写真と図を交えながら詳しく説明しています。 ◎電気自動車に使われる受動素子の設計方法 　電気自動車で使用するコンデンサ，インダクタ，抵抗について，その原理，種類と特徴，設計方法，設計ノウハウについて，数式と具体例を挙げて解説しています。 ◎パワエレで必要とされる具体的な測定例を紹介 　個人的なスキルに依存しているパワーエレクトロニクスの測定技術について，計測メーカの現役エンジニアが，測定の基礎とノウハウについて，体系的に解説しています。また，具体的な測定事例として，モータ駆動用インバータ，ワイドバンド半導体GaN，磁性材材料の特性，実際の車のPCU特性，を取り上げています。

１．Webセミナーアプリ（Zoom）のインストール
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　　アプリのインストールが難しい場合、ブラウザでの参加も可能です。詳しくはこちらをご覧ください。

２．PSIMのインストール
　＊PSIMの簡単な使い方説明は、セミナー中で行いますので、PSIMを使ったことが無くてもセミナーに参加できます。
　＊各サイトでお使いのPSIMでは、ライセンスの契約内容により演習内容に対応できない場合があります。以下のサイトよりPSIM教育版ライセンス（デモ版）を事前にインストールいただくようお願いいたします。

３．Excelのインストール
　＊あれば望ましいが、なければ電卓でも可。

【PSIM教育版ライセンス（デモ版）ダウンロードURL】
　https://pwel.jp/articles/295

１．マイク機能付きパソコン
２．講義資料（事前に協会より郵送します。）
３．筆記用具

日本パワーエレクトロニクス協会