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パワーデバイスのスイッチングとは?課題と対策・製品を解説

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能動部品におけるパワーデバイスのスイッチングとは?

能動部品のパワーデバイスのスイッチングとは、半導体を用いたパワーデバイス(トランジスタやダイオードなど)を高速かつ効率的にON/OFFすることで、電力の制御や変換を行う技術です。主に、電源回路、モーター駆動、インバータなどの電力変換装置において、エネルギー損失を最小限に抑えながら、必要な電力レベルに調整するために不可欠な機能です。

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【半導体継続供給】AmpleonのVDMOS RFパワー製品

【半導体継続供給】AmpleonのVDMOS RFパワー製品
ロチェスターエレクトロニクスは、アンプレオンとの協業により、通信、ISM、航空宇宙そして防衛通信などのアプリケーションに向けて、同社のVDMOS RFパワー製品の継続供給ソリューションを提供します。 VDMOS製品は非常に頑丈で、熱抵抗が低いため、MRIシステム、プラズマ・ジェネレータ、Lバンドレーダーシステム、非セルラー通信などの高速で高出力のスイッチング・アプリケーションに最適です。 詳しくはぜひカタログをダウンロード、もしくはお気軽にお問合せください! ★ご使用中の半導体製品の在庫入手でお困りではありませんか? ロチェスターでは、アナログ・デバイセズ、インフィニオン、オンセミ、ルネサス エレクトロニクス、NXPなどの主要メーカーから認定を受け、メーカー正規品在庫を販売しています。

【EOL品/注目製品】アンプレオン/パワーMOSトランジスタ

【EOL品/注目製品】アンプレオン/パワーMOSトランジスタ
アンプレオンのBLF177は、高ゲインと低相互変調歪みを特徴とするHF/BHFパワーMOSトランジスタです。電力制御が容易で、熱安定性に優れ、全不可ミスマッチに耐えます。 ★ご使用中の半導体製品の在庫入手でお困りではありませんか? ロチェスターでは、70社以上の主要半導体メーカーから認定を受け、メーカー正規品在庫を提供しています。 ※オリジナル半導体メーカー認定のソリューションについて、ぜひ「PDFダウンロード」よりご覧ください。 また下記リンクからも詳細ご確認をいただけます。

株式会社三社電機製作所製 SiC POWER MOSFET

株式会社三社電機製作所製 SiC POWER MOSFET
株式会社三社電機製作所製『SiC MOSFET(TO-247-4L)』は、 還流ダイオード(FWD)機能を内蔵した産業用パワー半導体です。 高電流密度へ対応。独自の端子構造による配線抵抗の低減と強固な接合を 実現し、従来比で4倍以上の電流密度に到達するSiCチップの性能を引き出します。 また、パッケージのスペースを最大限に有効活用できるため低いRDS(on)を 実現します。 【特長】 ■絶縁構造と高放熱を実現する好適パッケージ ■外付けFWD不要 ■高短絡耐量 ■高温時の低オン抵抗 ■高いノイズ耐性 ※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

SOT-89パッケージ大電流MOSFET

SOT-89パッケージ大電流MOSFET
当社の小型PKG(SOT-89) MOS-FETラインナップに今までになかった大電流で使用できる製品を新たに追加いたしました。 開発品種においては、特性、早見表および互換表をご確認ください。 また互換表においてはRE社製品のEOLに伴い相当品としてピックアップしておりますのでご参照ください。

【EOL品/注目製品】オンセミ/低消費電力USB2.0スイッチ

【EOL品/注目製品】オンセミ/低消費電力USB2.0スイッチ
オンセミFSUSB42UMXは、DPDTとして構成された双方向2ポート低消費電力USB2.0スイッチです。高速およびフルスピードのアプリケーション向けのスイッチングに最適化され、省スペース10リード1.4mm×1.8mmUMLPパッケージで提供されます。 ★ご使用中の半導体製品の在庫入手でお困りではありませんか? ロチェスターでは、70社以上の主要半導体メーカーから認定を受け、メーカー正規品在庫を提供しています。 ※オリジナル半導体メーカー認定のソリューションについて、ぜひ「PDFダウンロード」よりご覧ください。 また下記リンクからも詳細ご確認をいただけます。
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能動部品におけるパワーデバイスのスイッチング

能動部品におけるパワーデバイスのスイッチングとは?

能動部品のパワーデバイスのスイッチングとは、半導体を用いたパワーデバイス(トランジスタやダイオードなど)を高速かつ効率的にON/OFFすることで、電力の制御や変換を行う技術です。主に、電源回路、モーター駆動、インバータなどの電力変換装置において、エネルギー損失を最小限に抑えながら、必要な電力レベルに調整するために不可欠な機能です。

​課題

スイッチング損失の増大

パワーデバイスのON/OFF時には、短時間ながら電力損失が発生します。スイッチング周波数が高くなるほど、この損失が累積し、発熱や効率低下の原因となります。

ノイズの発生と伝播

高速なスイッチング動作は、電磁ノイズ(EMI)を発生させます。これが他の電子回路に干渉し、誤動作や性能低下を引き起こす可能性があります。

デバイスの信頼性低下

繰り返される高速スイッチングは、デバイスに熱ストレスや電気的ストレスを与え、寿命の短縮や故障のリスクを高めます。

制御精度の限界

スイッチング速度や応答性に限界があるため、特に高精度な電力制御が求められるアプリケーションでは、要求される性能を満たせない場合があります。

​対策

低損失化技術の導入

低オン抵抗や低スイッチング損失特性を持つパワーデバイス材料(SiC、GaNなど)や、最適化されたデバイス構造を採用することで、スイッチング損失を低減します。

ノイズ抑制回路の設計

フィルタ回路やシールド、基板レイアウトの最適化などにより、スイッチングによって発生するノイズを効果的に抑制し、システム全体の電磁両立性(EMC)を向上させます。

高度な駆動回路設計

ゲート駆動回路の最適化や、ソフトスイッチング技術(ゼロ電圧スイッチング、ゼロ電流スイッチング)の適用により、デバイスへのストレスを軽減し、信頼性を向上させます。

高速応答・高精度制御IC

高速なスイッチングと精密な制御が可能な専用IC(PWMコントローラなど)を使用することで、より高度な電力制御を実現します。

​対策に役立つ製品例

次世代パワー半導体

炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)といったワイドバンドギャップ半導体材料を用いたパワーデバイスは、従来のシリコン(Si)製デバイスに比べて、低損失、高耐圧、高周波動作が可能であり、スイッチング損失の増大や信頼性低下といった課題を根本的に解決します。

ノイズフィルタリングモジュール

高周波ノイズを効果的に吸収・減衰させるための専用部品を組み合わせたモジュールです。スイッチングによって発生する不要な電磁ノイズを低減し、システム全体の安定動作と信頼性向上に貢献します。

最適化されたゲートドライバIC

パワーデバイスのON/OFF信号を最適に生成・供給するICです。高速かつクリーンなスイッチングを実現し、デバイスへのストレスを軽減するとともに、スイッチング損失の低減にも寄与します。

デジタル制御電源コントローラ

高速なデジタル信号処理能力を持つコントローラICです。複雑な制御アルゴリズムを実装し、スイッチング周波数やタイミングを精密に制御することで、高効率かつ高精度な電力変換を実現します。

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