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2012年12月12日 (水)

真空を利用したパワースイッチを開発

平成24年12月9日
科学技術振興機構(JST)
産業技術総合研究所
物質・材料研究機構
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 JST 課題達成型基礎研究の一環
として、産業技術総合研究所の竹内 大輔
主任研究員と物質・材料研究機構の
小泉 聡 主幹研究員らのグループは、
ダイヤモンド半導体注1)の特長を利用
することにより、真空を用いた
高耐圧パワースイッチ注2)を作製し、
動作実証に世界で初めて成功しました。
 
 電力系統への再生可能エネルギーの導入
やスマートグリッド注3)構想を実現する
ためには、電圧・電流・周波数を変換、
制御する小型大電力変換装置
(複数のパワースイッチを組み合わせた
装置)が必要です。
 
 しかし、これまで開発されてきた
シリコンなどを用いたパワースイッチは、
高電圧に耐えようとすると電力変換装置が
巨大になってしまい、実用化に問題が
ありました。
 
 そのため、固体である半導体よりも
さらに絶縁耐圧に優れる真空を利用した
革新的な超高耐圧高効率小型パワースイッチ
の開発が期待されています。
 
 真空をスイッチ素子に用いるには、
スイッチがオンのときに真空に電流を流す
電子放出源が必要です。
 
 本研究グループは、ダイヤモンドの
表面を水素原子で覆うと、真空中に自由に
電子が飛び出すことを明らかにしました。
 
 そこで、電子放出源の素材に
ダイヤモンド半導体を採用した
真空パワースイッチ注4)を開発し、
動作の検証を行ったところ、10kVの
電圧でパワースイッチとして機能すること
を確認できました。
 
 今回の実験結果から100kVほどの
高電圧に耐えられる真空パワースイッチを
作ることができれば、理論的に従来の
10分の1の大きさの大電力変換装置が
可能になります。
 
 将来、日本近海の洋上風力エネルギー
導入や日本列島間での効率的な送電などを
行う際に、この技術を利用することで、
新しいエネルギー戦略に貢献することが
期待されます。
 
 本研究成果は、2012年の
International 
Electron Devices 
Meeting(IEDM2012)の
ハイライトとしてオンラインで紹介され、
2012年12月10日(米国東部時間)
同会議で発表されます。
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>新しいエネルギー戦略に貢献することが
>期待されます。
 とのことで、良さそうですね。

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