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ダイオード、サイリスタ、トランジスタ、整流器、インバータなどのパワーエレクトロニクスは、電気エネルギーを異なる形態へ変換・制御するために使用されます。そのため、これらに用いられる原材料の効率性、信頼性、性能だけでなく、サイズ、重量、コストも非常に重要です。
パワーエレクトロニクスは、交通、産業用、民生用電子機器、その他新興産業で利用される各種再生可能エネルギーシステムへの活用が増えており、その重要性が高まっています。
SiC（シリコンカーバイド）とGaN（窒化ガリウム）は、近年パワーエレクトロニクス用途で注目を集めている半導体材料であり、シリコン系パワーエレクトロニクスの代替として活用されています。
SiCとGaNは、従来のシリコン系パワーエレクトロニクスに対して複数の優位性を持っています。
GaNは、LED照明、RFアンプ、防衛、自動車用途などの高性能エレクトロニクス分野で活用されています。GaNは2000年代に商業用LEDおよび半導体レーザーとして初めて実用化され、鮮やかな緑・青・紫・紫外線の光を安定的に放出できる最初の半導体となりました。シリコンカーバイド（SiC）は、シリコンと炭素から構成される高い熱伝導率および広いバンドギャップ特性を持つ化合物です。両者とも、従来のシリコン系パワーエレクトロニクスより高電圧・高温動作が可能なため、現在ではパワーエレクトロニクス分野で幅広く使用されています。
SiCおよびGaNデバイスのパワーエレクトロニクス分野における主な用途は以下の通りです：
- 高周波パワーコンバータ：SiCおよびGaNデバイスは高周波動作が可能なため、スイッチモード電源（SMPS）やDC-DCコンバータなどの高周波パワーコンバータに適しています。
- 力率改善（PFC）：SiCおよびGaNデバイスにより、AC-DC電源の力率を向上させることができ、効率向上と高調波歪みの低減に寄与します。
- 太陽光インバータ：SiCおよびGaNデバイスは、太陽光パネルより得たDC電力を家庭や事業所で利用できるAC電力に変換する太陽光インバータに活用可能です。
- 電気自動車：SiCおよびGaNデバイスは、電気自動車のパワーエレクトロニクスで利用され、効率向上、軽量化、航続距離の拡大に貢献します。
- 航空宇宙用途：SiCおよびGaNデバイスは高温や放射線に耐えるため、人工衛星や宇宙探査機の電源など航空宇宙分野にも適しています。
全体として、SiCおよびGaNデバイスのパワーエレクトロニクス分野での利用は急速に拡大しており、さらなる高効率化、システムコストやサイズの削減、高周波・大電力用途での性能向上へのニーズが推進力となっています。
SiCおよびGaNデバイスのパワーエレクトロニクスへの活用は、温室効果ガス排出削減に寄与する有望な技術です。これらのデバイスは高効率で、電力変換時のエネルギーロスを抑制し、消費電力の低減とそれに伴う排出削減を実現します。また、太陽光や風力などの再生可能エネルギーシステムでも、その効率向上と電力コスト削減に利用可能です。さらに、SiCおよびGaNデバイスは、電気自動車やエネルギー貯蔵システムにも活用でき、効率向上、航続距離の増加、従来の化石燃料車に比べた排出削減に貢献します。SiC・GaNデバイスのパワーエレクトロニクス分野における利点は、温室効果ガス排出削減と持続可能なクリーンな未来の実現に大きく寄与すると言えます。
技術進化に伴い、どの技術が業界をリードするのかという競争が存在します。調査によれば、現在シリコンカーバイド（SiC）技術は電気自動車（EV）インバータをはじめ、高耐圧・大電力処理能力や低周波性能が求められるアプリケーションで優位性を持っています。一方で、5Gや6G基地局、レーダー、高周波パワー変換用途（マイクロインバータ、電源装置、ACアダプタ等）では、ガリウムナイトライド（GaN）技術が有力な選択肢となっています。詳しく見る。
