三菱電機

三菱電機の半導体

三菱電機というと家電商品がメインというイメージがありますが、半導体、電子デバイスについても高性能な物を作り出しています。
電力高効率制御を担うパワーモジュール、光通信機器に重要とされる性能を引き出し先取りする光デバイス、さらには無線や携帯、衛生通信を行う高周波デバイスなど、半導体や電子デバイスでも高性能な商品を誕生させています。

パワーモジュールは電力を制御するためのパワーMOSFETなどのパワーデバイスの駆動回路等を組み込んだ電力用半導体素子です。
三菱電機のパワーモジュールはモーター制御、電力変換に必須となるパワーチップ、制御回路などを一つにパッケージ化、様々な産業機器のインバータ化について効率よく省エネとなる製品を作っています。

大電力デバイスは鉄鋼などで利用する大型機械の電力系統、さらに地下鉄などで利用する高耐圧、高電流の使用環境に適応し、なおかつ効率よく省エネで利用できる製品づくりをしています。
ドライバIC、センサについても加速度、圧力センサを利用し機器をより小型化、さらに省エネで利用できる商品を作っています。

高周波デバイス、光デバイス、TFT液晶モジュールなど移管しても、様々な環境に対応できなおかつ省エネ、高効率で利用できる商品を作り出しているのが三菱電機です。
この先、さらに需要が高くなっていく将来に向けて、新しい製品づくりへの研究も継続しています。

三菱電機は様々な製品を作り出している

三菱電機はみなさんもご承知の通り、日本大手総合電機メーカーとして知られている企業です。
家電、重電、さらに人工衛星など様々な製品を販売しています。
ビルで利用するエレベーターにも三菱電機の名前、マークを見る事がありますし、私たちがあまりに目にすることのない、鉄道車両電機品やパワー半導体、人工衛星といった産業用電気機器については最大手、日本国内トップシェアを誇ります。

特に宇宙・防衛分野に関する能力は非常に高く、防衛エレクトロニクス分野において、防衛行との契約実績が高く、非常に優れた製品を作り出しています。
現在撤退していますが、パソコン用ディスプレイについてはブラウン管時代から高い評価を受けていて、液晶ディスプレイの撤退については残念という声が非常に高かったことでも知られています。

海運会社から始まった三菱

1873年に岩崎弥太郎さんが海運会社と「九十九商会」から三菱商会と改称し他所から、三菱という会社が始まりました。
当時は海運と商事を業務の主軸としていたのですが、1921年、三菱造船の神戸にある電機製作所を母体として三菱電機株式会社を独立させ、ここから電気機器の製造を多く手掛けるようになりました。

その後、国産初の幹線用大型電気機関車の開発を日立製作所、芝浦製作所、KAWASAKI造船所と共同で完成させます。
1935年にはエレベーター、エスカレーターを一貫して生産することを開始し、1958年には三菱グループ25社によって三菱原子力工業を設立、1966年には日本初の人工衛星を開発しました。

私達が知る三菱電機はエアコンなどの家電商品がメインですが、半導体やそのほかエレクトロニクス事業に貢献してきたのが三菱電機です。
日本屈指の技術を世界に広く知らしめたといってもいい企業です。

半導体材料シリコン

現在では私たちの身近な家電に必ずと言って良いほど使用されている半導体ですが、その半導体の材料として使用されているのがシリコンです。
シリコンは地球上に存在する酸素の次に多い元素でもありますが、このシリコンを用いて半導体が作られていることをご存じの方は少ないのではないでしょうか。
ここでは、半導体を構成するマテリアル、シリコンについてご紹介しましょう。

身近な元素の一つ

漠然と半導体について知っている方、何に使われているかご存じという方でも半導体が何によって造られているかをしっかり理解している方、知っている方は少ないのではないでしょうか。
半導体にもっとも多く使用されているマテリアルがシリコンで、元素記号で表すとSiとなります。
理科で習ったかもしれませんが、覚えていますか?

日本語ではケイ素とも呼ばれるこのシリコンですが、先ほども言ったように実は地球所では酸素に次いでたくさん存在する元素となります。
あまり馴染みのないシリコンが、実は酸素の次に多い元素というのは少々驚きですよね。

シリコンはどこに存在するのかということですが、シリコンはさまざまなものに含まれています。
土壌や岩石に存在することがほとんどですが、ほかにも水や樹木、植物などにシリコンが含まれており、実は私たちにとってとても身近な元素の一つと言っても過言ではないのです。

ただし、自然界に存在するシリコンはマグネシウムやアルミニウム、酸素などと結びついていることがほとんどですから純度自体は低く、そのままでは半導体に用いることができません。
自然界に存在するシリコンを半導体のマテリアルとして使用するためには精錬が必要となるのです。

シリコンの知識

先ほど言ったように、自然界にたくさん存在するシリコンにはいろいろな不純物が紛れ込んでいます。
酸素はもちろん、アルミニウムやマグネシウムなどさまざまな物質が紛れ込んでいますから、このままの状態だと半導体に使うことはできません。

家電の制御などに用いられる集積回路に使われる半導体は高純度の単結晶構造が必要となりますから、精錬を終えたあとさらに別プロセスを経ることによって精製されます。
どの程度の純度が必要なのかということですが、実に99.999999999%の純度が必要となるのです。
驚くほど9が並んでいますが、これをイレブンナインと呼びます。

抽出したシリコンをさらに純度を高め、そこで初めて半導体のマテリアルとして用いることができます。
実は私たちにとって身近な存在だったシリコン。
酸素の次に多い元素ということに驚きを感じた方も多かったのではないでしょうか。
しかも、半導体に使われるシリコンは超高純度が必要となるのですね。

ICとは

半導体を語る上で外すことのできない存在の一つがICと呼ばれるものです。
ICについては学校で習ったことがある方も多いと思いますし、一度くらい耳にしたことのある方は多いのではないでしょうか。
ICはIntegrated Circuitの頭文字をとったもので、いわゆる集積回路のことを指します。
ここでは集積回路、ICについてお話しますから興味のある方はぜひ目を通してください。

集積回路とは

シリコン半導体基板の上にトランジスタや抵抗、コンデンサなどの素子をまとめて一つ集積させた電子部品の一種のことを集積回路、ICと呼びます。
集積回路という名称からある程度理解できるかもしれませんが、その名の通りさまざまな役割を持つ部品が集積することによって成り立っています。
さまざまな機能や役割を持つものが集積、と聞いてもパッとしないかもしれませんが、だいたい数十億個の素子を配置することによって集積回路は造られています。

集積回路を作るためには前工程としてシリコンウエーハと呼ばれるものの上にたくさんのICを作りこみます。
そのあとでそれぞれのチップとして切り出しますが、これをダイジングと呼びます。
切りだしたICチップはパッケージすることが基本ですが、これは切りだしたままのチップだと小さすぎますし、傷がついてしまったり電気的接続が難しいからです。

切りだしたチップは非常にデリケートですし、そのまま使用するのは難しいのです。
そのため、パッケージすることによって使いやすくするということですね。
パソコンのような電子機器を分解したことがある方だと分かると思いますが、中にたくさん足の生えた虫のような部品を見たことがありますよね?
あの中にICがパッケージングされて隠されているのです。

集積回路はどこに使われている

集積回路がいったいどこに使われているのか、という話になりますが、これは半導体が何に使われているのかという話と同じですね。
集積回路は半導体と同じと考えて間違いありませんから、半導体が使われているものに集積回路が使われていると思ってもほとんど間違いではありません。

デジタルカメラやマイコン、ビデオカメラ、音楽プレイヤーなどにも集積回路は使用されています。
私たちの身近に存在するさまざまな家電に半導体、集積回路が使用されているのです。
電化製品を制御する頭脳でもあり、中枢でもありますし、効率良く機器を働かせるためには集積回路の存在が欠かせません。

集積回路についてのお話をしてきましたが、いかがだったでしょうか。
少々つまらなかったかもしれませんが、雑学知識として覚えておくと披露する場所がそのうちあるかもしれません。
最期までお読みいただきありがとうございました。

半導体の性質

半導体は電気を通すことも可能ですが通さないこともできる、ということをこのサイトでは説明してきました。
それこそ半導体の最大の特徴であり、その性質ゆえにあらゆるシーンで活用されています。
導体と絶縁体という二つの顔を持った半導体ですが、ここではその性質にもう少し深く切り込んでみたいと思います。
少々マニアックな話になるかもしれませんが、興味のある方はぜひ最後まで目を通してください。

中間的な性質

既にご紹介してきたように、半導体は導体と絶縁体の要素を兼ね備えた物質です。
電気を通しやすい導体と電気を通しにくい絶縁体。
この相容れることのない二つの物質の性質を上手に兼ね備えさせた物質が半導体であり、導体と絶縁体の中間的な場所に位置する物質と言えば分かりやすいかもしれません。

そもそも電気を通しやすい導体にはどのようなものがあるかご存知でしょうか?
もしかすると小学校、中学校の理科の授業で習ったかもしれませんが、覚えている方は少ないかもしれませんね。
電気を通しやすい導体には金や銀、銅といった物質が相当します。

実際、金や銀、銅などの物質はさまざまな製品に導体として利用されています。
電気工事に使う電線の中も銅が使われていますよね。

電気を通しにくい絶縁体にはゴムやガラス、セラミックスなどが挙げられ、これらもさまざまな製品、シーンで用いられています。
絶縁にはゴムが良い、という話を耳にしたことがある方も多いでしょう。
電気ケーブルなどの被服部にもゴムが使われていますし、電気工事で配線処理を行うときにもビニールテープを用いることがありますよね。
これらの中間的な性質を持ち合わせる半導体は温度によって低効率が変化し、低温時は電気を通しにくく温度が上がってくると通りやすくなるという性質があります。

電化製品の制御に重宝

低温時にはほとんど電気を通すことのない半導体ですが、そこに温度上昇が起こることで電気が通りやすくなります。
このような性質を持つことから半導体には未知なる可能性があると信じ込まれてきました。
半導体についてのくわしい性質はこちらを見るともっとよく分かります。
>>導体・半導体・絶縁体の違い | 電気を通す物質と通さない物質

また、不純物が限りなく少ない状態の半導体はほとんど電気を通すことがありませんが、ある種の元素などを含ませることで電気を通しやすくすることもできます。
これらの性質によってあらゆる電化製品の制御に用いられるようになったのです。
半導体が発見され研究が進むまでは電化製品の制御にはさまざまな工夫が必要でしたが、半導体のおかげでより制御しやすく、またさまざまな可能性を見出すことができるようになりました。

半導体についての性質についてご紹介してきましたが、いかがだったでしょうか。
低温時には電気を通しにくくて温度上昇によって電気を通しやすくなるとは、まるで魔法のような物質ですね。
これからもあらゆるシーンで活用されていくのではないでしょうか。

半導体の役割

半導体が発見されたのは1940年代のことです。
ベル研究所のウイリアムショックレー博士たちが増幅機能を有した半導体素子トランジスタを発見することから現在の半導体の歴史が始まったと言っても過言ではありません。
半導体素子トランジスタの発見という歴史的快挙によって、現在私たちはさまざまな家電を使って便利な生活を送ることができるようになったのです。

ハーフのような存在

導体と絶縁体と聞いてもいまいちよく分かりませんよね。
絶縁体については小学生のころに理科などの授業で耳にしたことがあるかもしれませんが、要するに電気を通さないものを絶縁体などと呼びます。

物質を分けるときに電気を通しやすいもの、通しにくいもので分けることがありますが、導体とは電気を通しやすい性質を持っており、絶縁体はその逆です。
では、半導体は何なのかというと、この導体と半導体両方の性質を持ち合わせたハーフのような存在と言えます。

日本で生活している海外の方はたくさんいますし、日本人と外国人のハーフの方もたくさんいますよね。
母国語を操りながら日本語も流暢に話される方がたくさんいます。
半導体も同じようなものと考えて良いでしょう。
電気を通しもするが通さない性質も持っている、通すこともできるけど通さないこともできる、という二つの顔を持っています。

ある一定の条件を与えることで半導体は電気を通すこともできますし、通さないこともできます。
文字や言葉にすると分かりにくいかもしれませんが、これは実はとても凄いことなのです。
与えられた条件によって導体にも絶縁体にもなれる半導体はまさに未知なる可能性を秘めていると言っても過言ではありません。

半導体を構成するもの

半導体のほとんどはシリコンから造られています。
シリコンと聞くと美容整形などで使われるイメージがあると思いますし、シリコンシーリングなどが思い浮かぶかもしれませんね。
建設工事や建築工事などにおいてもシリコンのシーラントなどはよく使われますし、建築業界で活躍している方だと頻繁に耳にする言葉です。

シリコンはケイ素から成り立っているのですが、半導体に使われているシリコンは非常に純度の高い単結晶シリコンです。
この非常に純度の高いシリコンによって造られた半導体が、現代に生きる私たちの生活を根底から支えている、と言っても過言ではないかもしれません。

電気を通すこともできるし通さないこともできる、導体にもなれるけど絶縁体にもなることが可能、とだけとりあえずは覚えておけば大丈夫です。
難しいことを言い出すとキリがありませんから、とりあえずこれだけ押さえておけば半導体の大まかな姿は捉えられるのではないでしょうか。