MANNEN Tomoyuki Laboratory

2025年4月に発足した新しい研究室です。パワーエレクトロニクス、半導体を用いた電力変換技術と電力制御技術を研究しています。

半導体を用いた電力変換技術と電力制御技術は現在、電気エネルギーを作る・運ぶ・貯める・使う、これらの全てに必要不可欠な基盤技術となっています。この10年で半導体として従来のシリコン(Si)よりも高性能なシリコンカーバイド(SiC)やガリウムナイトライド(GaN)を使った新しいパワー半導体デバイスが実用化されています。これにより、電気機器の省エネ化や小型化が進み、手のひらサイズのUSB充電器や、空いたスペースにバッテリ載せて停電時も走れる電車など、身の回りの生活が便利になっています。しかし、インダクタ・キャパシタなどの周辺部品の性能や、半導体デバイスの動作に起因するノイズ規制などがボトルネックとなり、SiC/GaNデバイスの性能を最大限引き出せていないのが現状です。これに対して当研究室は、電力変換の回路構成や制御方法など様々なアプローチでパワー半導体デバイスの性能を最大限まで引き出し、電気機器をシステム全体としてよりよいものにしてゆく技術を創出しています。

　また近年、電気自動車のバッテリ、太陽電池、データセンターにおける情報通信・AI機器など、直流給電する場面が多くなっています。直流は電圧が高くなるとスイッチで電線を切り離しても、電流が空気中を流れ続け簡単には切れないため、直流電流遮断は交流と比べて大掛かりなスイッチが必要となり、直流システムの普及の課題となっています。当研究室では、半導体を活用して電流遮断を行う半導体スイッチの開発に取り組んでおり、これまでになかったパワー半導体デバイスの使い方を研究しています。コストと信頼性を両立できる半導体スイッチを実現できれば、直流システム普及による機器の小型化・低コスト化・省エネ化など様々なメリットが得られます。

当研究室では、半導体を用いた電力変換技術と電力制御技術を研究しています。本技術は現在、電気エネルギーを作る・運ぶ・貯める・使う、これらの全てに必要不可欠な基盤技術となっています。この10年で半導体として従来のシリコン(Si)よりも高性能なシリコンカーバイド(SiC)やガリウムナイトライド(GaN)を使った新しいパワー半導体デバイスが実用化されています。これにより、電気機器の省エネ化や小型化が進み、手のひらサイズのUSB充電器や、空いたスペースにバッテリ載せて停電時も走れる電車など、身の回りの生活が便利になっています。しかし、インダクタ・キャパシタなどの周辺部品の性能や、半導体デバイスの動作に起因するノイズ規制などがボトルネックとなり、SiC/GaNデバイスの性能を最大限引き出せていないのが現状です。これに対して当研究室は、電力変換の回路構成や制御方法など様々なアプローチでパワー半導体デバイスの性能を最大限まで引き出し、電気機器をシステム全体としてよりよいものにしてゆく技術を創出しています。

　また近年、電気自動車のバッテリ、太陽電池、データセンターにおける情報通信・AI機器など、直流給電する場面が多くなっています。直流は電圧が高くなるとスイッチで電線を切り離しても、電流が空気中を流れ続け簡単には切れないため、直流電流遮断は交流と比べて大掛かりなスイッチが必要となり、直流システムの普及の課題となっています。当研究室では、半導体を活用して電流遮断を行う半導体スイッチの開発に取り組んでおり、これまでになかったパワー半導体デバイスの使い方を研究しています。コストと信頼性を両立できる半導体スイッチを実現できれば、直流システム普及による機器の小型化・低コスト化・省エネ化など様々なメリットが得られます。