スイッチング素子とは? わかりやすく解説

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スイッチング素子(アドレス用トランジスター)

DMDは各鏡を動作させるためのトランジスターが必要で、これを「スイッチング素子」と呼ぶ。DMDチップの裏に配置されている。液晶のように画素間に素子を設置しないため、DMDはドット線の目立たない画面を実現しやすい。

(執筆:オーディオビジュアル評論家 麻倉怜士)
※この情報は「1999~2002年」に執筆されたものです。


スイッチング素子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/08/14 01:47 UTC 版)

可変電圧可変周波数制御」の記事における「スイッチング素子」の解説

可変電圧可変周波数制御では、サイリスタトランジスタといったスイッチング素子6個からなるブリッジ回路用いて電流ON/OFF繰り返しキャリア三角波基準電圧波形比較してスイッチング素子のON/OFF繰り返しパルス波によるPWMPulse Width Modulation方式により、位相差120度の三相交流作り出すことで、誘導電動機固定子巻線に、6パターン電力供給される電圧可変するにはパルス波の幅を変化させ、周波数変化させるにはスイッチング周期変えることで行う。パルス波によって作られる制御波形には、1つパルス波によって交流正弦波に近い波形作り出す2レベル制御波形、1つパルス波の上にもう1つパルス波を上積して2段階のパルス波にすることにより、波形をより正弦波に近い形を作り出す3レベル制御波形がある。 電気鉄道主電動機駆動用のスイッチング素子としては初期には逆導通サイリスタRCT)が用いられていたが1990年代初頭からはスイッチング素子の駆動回路簡素化できるゲートターンオフサイリスタGTOサイリスタ)が用いられるようになった。さらに1990年代終盤以降スイッチング速度速い絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)が主として用いられている。IGBT採用により、より正弦波に近い出力得られIGBT2段直列接続することで、電圧2段階で加圧して2段階のパルス波発生させることにより、さらにより正弦波に近い出力を得ることができる3レベルインバータが開発され電力変換器の低損失化や波形ひずみの軽減ができるようになったまた、キャリア周波数人間にとって耳障りな周波数よりも高い領域にすることでインバータ装置電動機低騒音化が実現できるようになった2010年代以降は、従来ケイ素Si)より高耐圧でかつ高速動作も可能、高温下でも使用でき機器小型化できる炭化ケイ素(SiC)を一部(ショットキーバリアダイオード)に使用したハイブリッド型ものや、さらにはSiC全面的に用いたMOSFET導入されつつある。SiCとはゲルマニウムシリコンと同じ半導体素材であって、当然SiC-IGBTなどもあり得る。従ってIGBTなどの半導体素子そのものを指すには不適切であるが、SiCというスイッチング素子があるかのような表現広く用いられている。 SiC-MOSFETはSi-IGBTに比べゲート - ソース容量低くなる ことからスイッチング損失低く省電力である。損失減って発熱が減ることで、回生ブレーキ使える範囲広くなるまた、SiC-MOSFETはスイッチング速度速く時間当たり多くオンオフが可能であり、これにより高速域でも高いパルスモードを使うことができ、モーター高調波損失低く抑えることが可能となる。 産業用家電用のインバータ用いられることが多い素子であるバイポーラトランジスタは、電気鉄道用としては耐圧不足する ことからほとんど使用されていない実績上げると、バイポーラトランジスタ一種であるパワートランジスタを利用した電車として、JR東日本901A編成(後のJR東日本209系900番台)や同701系JR西日本207系0番台挙げられる

※この「スイッチング素子」の解説は、「可変電圧可変周波数制御」の解説の一部です。
「スイッチング素子」を含む「可変電圧可変周波数制御」の記事については、「可変電圧可変周波数制御」の概要を参照ください。

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