エレクトロニクス科学史

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資料紹介

エレクトロニクス科学史
第４回　レポート課題
２００６　８　０７
課題１
大電力半導体素子の開発により、ほとんどの応用分野で従来の真空や気体を使用した電子管を代替し凌駕した。
大電力半導体素子の特徴として、
ヒーターが不要なため消費電力が少なく、電源投入と同時に動作する。
低温で動作するため寿命が長い。固体であるため振動や加速度に強く信頼性が高い。
同じ動作をさせるのに必要な体積、面積が小さい。
また、次のような弱点を補う方法が開発され広く普及した。
温度による特性の変化が大きいので、補償回路が必要である。そのために補償回路を含んだ集積回路の製作。
製造工程の少しの変化が大きな特性変化として現れるため、デジタル回路化し、特性のばらつきの影響を小さくする。
例をあげるとサイリスタ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴなどがある。サイリスタとは、ゲート (G) からカソード (K) へゲート電流を流すことにより、アノード (A) とカソード (K) 間を導通させることが出来る3端子の半導体素子である。
SCR(Silicon Controlled Rectifier) とも呼ばれ、PNPN の4重構造をしている。P形半導体からゲート端子を引き出しているものをPゲート、N形半導体からゲート端子を引き出しているものをNゲートと呼ぶ。原理としては、PNPトランジスタとNPNトランジスタを組み合わせた複合回路と等価である。
ゲートに一定の電流を通過させるとアノードとカソード間が導通（ターンオン）する。導通を停止（ターンオフ）するためには、アノードとカソード間の電流を一定値以下にする必要がある。この特徴を生かし、一度導通状態にしたら、通過電流が 0 になるまで導通状態を維持することが望ましい用途に使用されカメラのストロボ制御などに使われている。特に、大電力の制御場合、電流0のタイミングで OFF になるためサージ防止に優れている。
その構造により電子と正孔を完全に制御出来るため、従来よりも高速に電流のスイッチが可能となる。
サイリスタは、新幹線をはじめとする車両用や、産業用、電力系統用などのパワーエレクトロニクス機器に利用されている。大電力半導体素子の開発なしには、短時間で移動可能な乗り物が登場することはなかったのだ。そうなれば人と人との交流もごく身近なものだけであったろうし、外国との貿易もこんなにまでもすすまなかったかもしれない。
課題２
　エレクトロニクスの発展、それは軍事目的である場合が多々あった。エレクトロニクスの発展により、たしかに便利な世の中になっている。そのことは、この先かわらず「便利な世の中」のためにエレクトロニクスは、発展し続けるでしょう。しかしその発展には、大きな代償を払ってきたといってもよい。
　核開発においてみてみると、軍事目的の核爆弾のために、開発が進められた。そしてアメリカにより日本におとされ、今世界ではイランや北朝鮮の核開発など核におびえている。世界の各国が核を保有しており、そのために両方手がだせないといういつわりの平和にまもられている状態だ。
核エネルギーにより、電気の製造は、飛躍的に向上した。「便利な世の中」を続けていくには、必要なことである。石油は、消費し続ければいずれなくなるものであり、火力発電のかわりに原子力発電がこれからも増えていくでしょう。原子力発電が増え続ければ増え続けるほど、原子力の爆発という危険にさらされ続ける。
この他にも、トランジスタの開発がある。トランジスタの開発によりＩＣチップが開発され、そのためにミサイル