令和7年度第三種電気主任技術者下期試験　機械科目 問100 解説 問10 問10

サイリスタは、順方向の電流が流れている状態でゲート電流を取り去っても導通状態は維持されますが、逆方向の電圧が印加されると逆阻止状態となり、電流が流れないため、選択肢(3)の記述は誤りです。

パワー半導体デバイスの基本特性と逆阻止能力

パワー半導体デバイスの動作を理解する上で重要となるのが、電圧の印加方向と電流の流れる方向の関係です。

ダイオードは、順方向に電圧が加われば導通し、逆方向に電圧が加われば電流を遮断する、いわゆる「一方向への整流機能」を持つ半導体素子です。これに対し、トランジスタやサイリスタなどの能動素子は、制御端子（ゲートなど）への信号によって導通・非導通を切り替えることができます。

特に「逆阻止能力」は、デバイスが逆方向の電圧に対して電流を流さない性質を指します。一般的な逆阻止三端子サイリスタは、順方向にはゲート信号で導通制御が可能ですが、逆方向には常に電流を阻止する構造を持っています。このため、順方向の電流から逆方向の電流へ自動的に切り替わるようなデバイスではなく、むしろ逆方向の電圧が印加された瞬間に、素子は遮断状態（オフ）となります。

各デバイスの動作と判断ステップ

提供された選択肢に含まれる各デバイスの特性を順に整理します。

1. IGBTは、オン電圧を与えて順方向の電流を制御し、逆方向に対しては構造上の制約から一般的に逆並列ダイオードを併用します。これにより、逆電圧印加時にはダイオード側を電流が流れます。
2. ダイオードの導通は、印加される電圧の極性のみによって受動的に決定されます。
3. サイリスタは、順方向電圧が印加されている状態で一度ゲート信号により導通すると、ゲート電流を遮断しても順方向電流は流れ続けます（保持電流以上の電流がある場合）。しかし、この状態から逆方向の電圧が印加されると、素子は瞬時に逆阻止状態へ移行し、電流の流通を停止します。
4. パワーMOSFETは、内部に寄生的な構造としてボディーダイオードを有しており、このダイオードの順方向特性によって、ゲート電圧なしでも逆方向の電流を流すことができます。
5. IGBTは、ゲート電圧の有無によって、順方向電圧に対する導通と非導通を制御する能動的なスイッチング動作を行います。

サイリスタのゲート端子から入る電流と、アノード・カソード間に流れる主回路電流の流れを重ねてみると、電流が流れる方向を制限する構造の役割が見えてきます。

参考リンク

• 電気主任技術者試験の理論・電力科目で役立つパワー半導体の基礎
• パワーエレクトロニクスを動かす半導体スイッチング技術の実践
• サイリスタの構造と基本特性（電子情報通信学会 知識ベース）