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失敗から学ぶ

電力用半導体素子の開発から撤退まで単機出力100kVA・総合出力600kVA）の開発に成功し、三和銀行（現三菱UFJ銀行）に納入した。これより1980年までの期間に、上記の他、600 〜 3000V/50 〜 800Aの ダ イ オ ー ド、600 〜 1,700V/50

黎明期〜 300Aのサイリスタなどを新たに開発し、これら電力用半導体群は当社の車両用・産業用装置の発展に大きく寄与することとなった。

近代産業発展の最重要要素である半導体素子は、1948（昭和23）年、米国・ベル研究所のショックレイ・グループにより発明されたとされている。日本では1955年、東京通信工業（現 ソニー）が米国に遅れること1年でトランジスタ・ラジオの商品化に成功した。

車両用VVVFインバータへの対応
ヨーロッパで産声を上げた鉄道車両用VVVFインバータ（可変電当社では、1957年に鉄道車両用としてはわが国初のトランジス

圧・可変周波数変換装置）による車両駆動技術は、わが国の電鉄界タ式充電装置を当時の国鉄電車用に多数納入し、1960年には阪急にも衝撃を与え、同業各社は競って大容量VVVF用半導体素子の開電鉄の回生ブレーキ付き電車（2300形）にゲルマニウム・トランジ発に着手した。わが国では、当面は開発済みの電力用サイリスタをスタを全面採用、車両用制御装置のエレクトロニクス化に先鞭を付チョッパ制御装置用に流用するのが手っ取り早い手段であった。当けた。

社でも、他社から購入したサイリスタを用いたVVVFで1980年に半導体素子は、これら民生・制御分野だけでなく、当社が得意と現車試験を行ったが、素子の自社開発の必要性を実感し、同年、すする電動力・電力の分野でも将来の主要部品となるであろうことがでに製作していた素子の製造をすべて中止、VVVF用逆導通サイリ予想されていた。そこで、当社は1959年、技術研究所内に整流器

スタ（2,500V/500A/500A、初めて60㎜ウェーファを使用）の開発研究室を新設し、電力用シリコン整流器の自社生産を目指すこととに全力で取り組むこととした。その結果、1982年には自社製サイした。まずは、入社したての若手技術者を東北大学・西澤研究室（後リスタを組み込んだVVVFインバータを用い、相模鉄道および阪急の財団法人半導体研究振興会、2008年3月解散）などに順次派遣し、電鉄での現車試験を行うに至った。

基礎技術を習得させた。
最初に作られたダイオードは、静止形レオナード装置に組み込まれたが、逆回復時のサージ電圧による自己破壊が頻発した。これを初期に製造されたダイオード解決するため、1963年にはアバランシェ特性をもたせたソフト・リ

1977年春、当社の半導体研究を初期から指導していただいていカバリなpin（p-intrinsic-n）ダイオードを開発・商品化し、1965年た西澤潤一教授（後の半導体研究振興会理事）より、新たな原理にに相模鉄道の変電所にシリコン整流装置（8,000kW）を納入、好評よる素子としてSIサイリスタの商品化が提案された。しかし、当時を博した。

はまだ車両用チョッパやVVVFに用いる大容量サイリスタは開発準一方、ダイオードから一歩進んだサイリスタ（制御整流素子）が備中であったため、当社としてもすぐには対応できなかったが、独1956年、米国GE社（General Electric Company）より商品化され、自の素子をもつ必要性も感じていた。そこで1978年、半導体研究その後、改良と応用が重ねられた。当社では1965年、すでに自社振興会に研究員を派遣し、SIサイリスタの研究に着手することとし製静止形レオナードにサイリスタを組み込むまでに至っていたが、た。

さらに独自の技術によって高速・高耐圧化に成功し、1966年にわが1979年、まずは600V/5Aのパイロット素子の試作に成功し、続国初の電車用静止形補助電源装置（SIV）を開発（チョッパ＋インいて1200V/5A素子の試作にも成功した。SIサイリスタとは、半導バータ形）した。なお、これは戸塚工場に展示した。また、1967

体基板内部に埋め込まれたゲートの電位変化によりアノードからカ

年には車両用主回路チョッパ装置を試作し、東京都交通局の浅草線ソードへと流れる主電流を素早く制御するパワー半導体素子であで現車試験を行ったほか、直接形SIVを試作して阪急電鉄で現車試り、微細ピッチで配列される低抵抗ゲート層横に主電流通電経路と験を行った。その結果、1968年に東京都交通局地下鉄から48セッなる高抵抗チャネル構造を気相成長（エピタキシャル成長）技術にト（素子定格1,700V/50A・装置入力1,500V・出力12kVA）の、大阪より、埋め込み形成するという難しい工程が必要であった。原理上

市交通局からも23セット（素子同上・装置出力7.5kVA）のSIVを受は、高電圧・大電流を少ないスイッチング損失で開閉することがで注した。

き、大きな電圧変化率dV/dtや電流変化率dI/dtにも耐え得る優れた産業分野では、同年に当社初のUPS ／ CVCF（素子定格1,200V/150A・294

百年を駆け抜けた技術と挑戦

SIサイリスタの開発特性を有する素子と考えられた。

SIサイリスタの動作原理図

試作SIサイリスタの十文字形パターン

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こ の 時 期、 業 界 で は 車 両 用VVVF用 の 素 子 と し てGTO（Gate

工程の安定化も図った。

Turn-Off）サイリスタ素子の実用化が目前に迫っていて、これに対こうした大改良の結果、車両用SIVおよび中容量のVVVFに適用抗するために、当社では1982年１月、当社独自の素子としてSIサ可能なRT103シリーズ（4,000V/600A）と、さまざまな高圧パルスイリスタの開発を決断し、技術員を自社に戻して開発に邁進するこ用電源に応用可能なRT201（5500V/600A）が完成し、1998年10ととした。

月までに、いずれも社内の試作製品や社外の試験装置に組み込んで1983年、相模工場の隣接地区に新・技術研究所を新設し、戸塚工評価試験が行われた。素子の特性を活かした独自の210kVAソフト場の旧・技術研究所より半導体製造設備を移転した。さらに1984年、

スイッチング式SIVインバータの実車評価と、レーザ等用小型大出この部門を半導体本部へと昇格させ、1985年〜 1986年にはクリー

力パルス電源の実証は特筆すべき成果として挙げられる。しかし、ン・ルームなど当時の最新設備も導入、近代的な電力用半導体開発前者の実採用のための事前試験納期への遅れが生じたことや、当時体制を整えた。の製造設備能力では、素子の恒常的な安定化を目指すには不安が残り、そのため次の課題であるゲート電極の絶縁化や、4"ウェーファ

東洋セミコンの設立と解散
SIサイリスタの30φ六角形パターン

その後の研究においては、難しい工程に伴う種々の難関よりも素子設計上の改良が思うように進展せず、一方でSIサイリスタの知名SIサイリスタ（30φ）の完成品外観への移行へと着手するには至らなかった。

半導体研究活動からの撤退

度を高め、販路を開拓する必要性にも追われた。そこで1986年10

1986年〜 1991年までの、いわゆる「バブル時代」、当社は経営月、この部門を分社化し東洋セミコン㈱を発足、素子開発・製造に上で多くの問題事業を抱えていた。半導体研究部門もその一つであ加えて応用技術の開発にも着手できる体制を整えた。開発は、車り、1991年から始まったバブル崩壊がこれに拍車をかけることと両用の2500Vやそれ以上の高耐圧素子よりも、すでに開発済みのなった。その他の不採算部門とは異なり、半導体研究活動はほとん

1200V級素子（TSI802-12・1,200V/300A・素子直径30φ）の応用面どが研究開発費の投入一方であったため、当然のことながら整理の開発と販路開拓に注力し、その結果、誘導加熱用高周波インバータ、対象となり、1997年12月に正式撤退が決まった。SIサイリスタの配電・受電系統向けアクティブ・フィルタ、直流送電用高性能変換研究・開発に投入された費用は、約15年間で累計およそ55億円にも器、レーザ発振装置用電源など、多くの用途を見出すことができた。

達した。

しかし、需要量の予測は難しく、不十分な素子性能や、それに伴うその後、当社が保有するSIサイリスタの関連特許やノウハウは国コストの問題、さらには素子自体の安定した生産技術が確立できな内某メーカーに譲渡され、その研究・開発が引継がれることとなっかったことから、親会社の業績に貢献するまでには至らなかった。

た。これにより、SIサイリスタという独創的な発想を具現化する可結局、1989年に東洋セミコンを解散し、技術研究所は半導体セ能性は他社に託され、発足以来40年間に及んだ当社の半導体開発ンター（後の半導体研究室）と名称を改め、引き続き素子の安定し活動は、1998年11月をもって幕を閉じた。

た製造技術を模索しつつも、車両用高圧素子や高圧パルス電源など、採算性が期待できそうな用途に特化した素子開発へと転換した。
SIサイリスタの62φV字放射形パターン

車両用高圧素子開発のゆくえ研究を継続するなかで、最終的には、現有の製造設備上可能な3"ウェーファから取れる最大の素子の直径を62φとし、車両用に最低限必要な電流容量を確保した。次にパターンの微細化を進め、動作の高速化とスイッチング損失の低減を図ることで、対抗素子として成長してきたIGBTに勝る性能を実現するまでに至った。また、フライホイール・ダイオードを同一ペレット外周に配置する逆導通形型とし、使いやすい改良を施した。さらに、従来のタングステンSIサイリスタ（62φ）の完成品外観

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百年を駆け抜けた技術と挑戦

板にペレットをロウ付けする合金形から合金フリー形へと変更し、297