パワー半導体とは？ 高校生にもわかりやすく役割と機能を解説① パワー半導体の基礎

ニュースなどで「パワー半導体」という言葉を目にする機会が増えています。しかし、「普通の半導体と何が違うのか」「どのような製品に使われているのか」が分かりにくいと感じる方も多いのではないでしょうか。

この記事では、電気や電子に興味がある高校生や一般のみなさんに向けて、身近な「ACアダプター」を例に挙げながら、パワー半導体の役割と機能をわかりやすく解説します。

パワー半導体は、電力を効率よく制御・変換するための半導体です。家電や自動車、産業機器、電力設備など、幅広い分野で使用されています。一般にパワー半導体とは、高電圧・大電流を扱うことができるトランジスタやダイオードなどの半導体部品を指します。一方で、メディアなどでは、半導体部品を使って電力を制御・変換する機能を「パワー半導体」と称しています。後述する「コンバーター」や「レギュレータ」などが代表的な機能です。

本連載（全3回）の第1部となる今回は、「パワー半導体」の基礎知識として、その役割や機能、電力変換の種類をわかりやすく解説します。第2部では「スマートフォンのACアダプターの仕組み」、第3部では「パワー半導体の進歩と未来」をお届けします。

例えば、1000Wのドライヤーを家庭用コンセント（AC100V）で使用する場合、およそ10Aの電流が流れます。このように、電力とは電気エネルギーの大きさを表します。

スマートフォンやパソコンなど多くの電子機器は直流電圧で動作するため、家庭用コンセントの交流電圧を直流電圧へ変換する必要があります。この電力変換を行うのがパワー半導体です。

私たちの周りにはさまざまな半導体があり、それぞれに役割があります。CPUやGPUやメモリーやセンサーといった通常の半導体には、情報を取り込んで、計算して、保存するといった役割があります。一般に通常の半導体は、数ボルト程度の低い電圧で高速に情報を処理できるように作られています。一方、パワー半導体は、電力を制御・変換する役割を持っています。たとえば、エアコンやEVなどのモーターを制御するために、数百ボルトもの高電圧や大電流をコントロールできる素子で作られています

スマートフォンのACアダプターでは、まずコンバーターによって家庭用コンセントの交流電圧（AC100V）を直流電圧へ変換します。その後、レギュレータによってスマートフォンで利用できるDC5Vなどの電圧まで降圧する、というようにパワー半導体の機能が使われています。