パワエレ22【電験3種 機械】IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）の構造・特徴！平成20年 A問題9 完全解説

今回は平成20年度 機械科目 A問題9を解説します。電力用半導体素子（半導体バルブデバイス）であるIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）の構造・特徴に関する記述の正誤を判定する問題です。

IGBTはMOSFETとバイポーラトランジスタを1チップの素子上に組み込んだ構造です。ゲートGに正の電圧を加えるとMOSFET同様にチャネルが形成され、エミッタE−コレクタC間が導通します。

平成20年度 機械科目 A問題9：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【パワーエレクトロニクス】 平成20年度 A問題9

　電力用半導体素子（半導体バルブデバイス）であるIGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）に関する記述として，正しいのは次のうちどれか。

（1）ターンオフ時の駆動ゲート電力がGTOに比べて大きい。
（2）自己消弧能力がない。
（3）MOS構造のゲートとバイポーラトランジスタとを組み合わせた構造をしている。
（4）MOS形FETパワートランジスタより高速でスイッチングできる。
（5）他の大電力用半導体素子に比べて，並列接続して使用することが困難な素子である。

出題のポイント：IGBTの構造・駆動・速度

IGBTはMOS構造の絶縁ゲートとバイポーラ動作を組み合わせた電圧駆動・自己消弧形デバイスです。GTOよりゲート駆動電力が小さく、ターンオフ時のテイル電流のため一般にMOSFETよりスイッチング速度は低くなります。正しい記述は（3）です。

ポイント解説：MOSゲートとバイポーラ動作の組合せ

IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）は、MOSFETとバイポーラトランジスタを1チップの素子上に組み込んだ構造をしています。ゲートGに正の電圧を加えるとMOSFET同様にチャネルが形成され、エミッタE−コレクタC間が導通します。

IGBTは自己消弧能力をもつオンオフ制御デバイスで、MOSFETより大電流を扱える一方、ターンオフ時にテイル電流が流れるためMOSFETより高速スイッチングには向きません。

問題の解説：正しい記述は（3）

STEP1　各選択肢を吟味する

(1) ターンオフ時のゲート電力はGTOよりむしろ小さい（電圧駆動のため）→誤り。

(2) IGBTは自己消弧能力をもつ→誤り。

(4) MOSFETよりIGBTの方がテイル電流のため低速→誤り。

(5) IGBTは並列接続が比較的容易な素子→誤り。

STEP2　正しい記述を選ぶ

IGBTはMOS構造のゲートとバイポーラトランジスタを組み合わせた構造をしているという(3)が正しい記述です。

答え：(3)

まとめ

IGBTの構造	MOS構造ゲート＋バイポーラトランジスタ
答え	(3)

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