2023年度学院等開講科目工学院電気電子系

電力デバイス

開講元: 電気電子系
担当教員: 波多野睦子
授業形態: 講義 (対面型)
メディア利用科目: -
曜日・時限 (講義室): 月7-8 (S2-204(S221))
クラス: -
科目コード: EEE.D381
単位数: 100
開講時期: 2023年度
開講クォーター: 3Q
シラバス更新日: 2025年7月8日
使用言語: 日本語

シラバス

授業の目的（ねらい）、概要

電力エネルギーの変換・制御の効率化が，グリーン・イノベーションの推進に大きな貢献を果たします。パワーデバイスは，スマートグリッド、再生可能エネルギー、電気自動車、鉄道など，社会インフラでのキーデバイスです。人間の身体に例えると，CPUやメモリは「頭脳」であり，パワーエレクトロニクスは「心臓」に相当します。本講義により，　パワーデバイスの性能を決定するデバイス物理を学んだ後，pin-ダイオード，サイリスタ，パワーMOS FET, 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの各種デバイス構造と動作原理，ワイドギャップ半導体デバイスの特徴を理解し，さらにパワーエレクトロニクスに応用するための基礎を学びます。

到達目標

【到達目標】　本講義を履修することによって，電力の変換と制御を効率よく行うためのパワーデバイスのデバイス物理とデバイス動作を考えることができるようになること，パワーエレクトロニクスに応用できるようになることを到達目標とします。
【テーマ】　本講義では，パワーデバイスの性能を決定するデバイス物理を学んだ後，パワーダイオード，サイリスタ，パワーMOS FET, 絶縁ゲートバイポーラトランジスタの各種デバイス構造と動作原理，ワイドギャップ半導体デバイスの特徴を理解し，さらにパワーエレクトロニクスに応用するための基礎を築くことを目的とします。

キーワード

パワーデバイス、電力変換、スマートグリッド,　ワイドギャップ半導体

学生が身につける力

専門力
教養力
コミュニケーション力
展開力 (探究力又は設定力)
展開力 (実践力又は解決力)
・電気電子分野の応用専門力

授業の進め方

毎回の講義の前半で，復習を兼ねて前回の演習問題の解答を解説します。講義の後半で，その日の教授内容に関する演習問題に取り組んでもらいます。各回の学習目標をよく読み，課題を予習・復習で行って下さい。

授業計画・課題

	授業計画	課題
第1回	CO2削減とパワーデバイスの役割	エネルギー問題とパワーエレクトロニクス，パワーデバイスを理解し演習問題が解けるようになる
第2回	パワーデバイスとデバイス物理	パワーデバイスとデバイス物理を理解し演習問題が解けるようになる
第3回	pin ダイオード	パワーダイオードを理解し演習問題が解けるようになる
第4回	パワーMOS トランジスタ	パワーMOS　FETを理解し演習問題が解けるようになる
第5回	絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT)	絶縁ゲートバイポーラトランジスタを理解し演習問題が解けるようになる
第6回	ワイドギャップ半導体パワーデバイス	ワイドギャップ半導体パワーデバイスを理解し演習問題が解けるようになる
第7回	パワーエレクトロニクスへの応用，理解度確認総合演習	パワーエレクトロニクスへの応用を理解し演習問題が解けるようになる。第1回から第8回までの理解度確認と到達度自己評価

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため，教科書や配布資料等の該当箇所を参照し，「毎授業」授業内容に関する予習と復習（課題含む）をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

特になし。

参考書、講義資料等

授業で扱う全ての資料は、事前にT2SCHOLAにアップする。
Stefan Linder “POWER SEMICONDUCTORS“ EPFL Press
Josef Lutz　“Semiconductor Power Devices: Physics, Characteristics, Reliability“　Springer

成績評価の方法及び基準

パワーデバイスの物理，構造、動作原理，特性、応用に関する理解度を評価する。演習で成績を評価する。

履修の条件・注意事項

関連する科目（特に電子デバイス）の知識があることが望ましい。