問 題
電力変換装置では、各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- ダイオードの導通、非導通は、そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり、導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
- サイリスタは、オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば、その後にゲート電流を取り去っても、順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
- オフしているパワーMOSFETは、ボディーダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
- オフしているIGBTは、順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ、その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
- IGBTと逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは、IGBTにとって順方向の電流を流すことができる期間をIGBTのオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBTにとって逆方向の電圧が印加されると、IGBTのゲート状態にかかわらずIGBTにとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。
解 説
(1)は正しいです。ダイオードは最も基本的な半導体デバイスであり、アノード（陽極）の電位がカソード（陰極）よりも高いとき（順電圧）のみ導通し、回路電圧と負荷に応じた順電流が流れます。逆電圧のときは非導通となります。
(2)が誤りです。サイリスタは下図のようにダイオードにゲート端子を追加したような構造をしていて、順方向の電圧が印加されている状態でゲートに電流を流すとオン（導通）になります。一度オンになれば、ゲート電流を取り去っても順方向の電流は流れ続けます。
しかし、ダイオードと同様に一方向にしか電流を流せない性質を持っているため、逆方向の電流を流すことはできません。そのため、「逆方向の電流を流すことができる」という記述は間違いです。
(3)は正しいです。パワーMOSFET はその構造上、内部にボディーダイオードが形成されます。そのため、ゲート電圧がオフであっても、ソースからドレインの方向（逆方向）に電圧が印加されれば、このボディーダイオードを通じて逆方向の電流が流れる特徴があります。
(4)も正しいです。IGBT 単体は、順方向に電圧が印加されている状態でゲートに電圧を与えると導通し、ゲート電圧をオフにするとすぐに非導通になります。サイリスタのように自己保持機能はありません。
(5)も正しいです。IGBT は一方向にしか電流を流せないデバイスですが、実際のインバータ回路などでは逆方向に電流を流すための逆並列ダイオード（還流ダイオード）とセットで使われます。
これにより、IGBT のゲートがオンのときは順方向に電流を流し、逆電圧が印加されたときはゲート信号に関係なく逆並列ダイオードを通じて逆方向に電流が流れます。
以上から、正解は(2)です。
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