SiCとGaN、どう使い分けるべきか？　― 電源設計で迷わないための判断ポイント ―

はじめに

近年、電源設計においてSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）といったワイドバンドギャップ半導体の採用が急速に進んでいます。

「SiCは高耐圧」「GaNは高周波に強い」
といった整理を目にする機会も増えていますが、実際の設計現場ではそれほど単純に割り切れるものではありません。

本稿では、SiCとGaNの特徴を整理しつつ『電源設計者の視点で、どう使い分けるべきか』を解説します。

SiC・GaNの特性は“参考値”として捉える

SiCやGaNの比較では、物性値（熱伝導率や電子移動度など）や理論式がよく引用されます。
たとえば、SiCは熱伝導率が高く、GaNは電子移動度が高いといった特徴があります。

しかしこれらはあくまで材料としての代表値であり、実際の電源性能は

• デバイス構造（縦型 / 横型）
• パッケージ
• 回路方式
• 基板レイアウト

などに大きく依存します。

そのため、
物性値＝そのまま電源性能とはならない
という前提で理解することが重要です。

SiCが適する用途（設計目安）

一般的にSiCは以下のような条件で強みを発揮します。

• 数百V以上の高電圧領域
• 高温環境（産業機器・車載など）
• 長期信頼性が重視される用途

SiC MOSFETは縦型構造を持ち、高耐圧かつ安定した動作が可能なため、
産業用インバータや電源装置に広く採用されています。

特に1200Vクラスでは、従来のSi IGBTに対してスイッチング損失低減や高温動作の面でメリットがあります。

GaNが適する用途（設計目安）

一方でGaNは以下のような用途に適しています。

• 高周波動作（数百kHz～MHz帯）
• 小型化・高電力密度が求められる電源
• 中低電圧（～数百V）領域

GaNデバイスはゲート容量が小さく、高速スイッチングが可能なため、
サーバー電源や通信電源などで高密度化に寄与します。

ただし、
高速化によってEMIやレイアウトの影響が大きくなる
という点には注意が必要です。

「SiC vs GaN」は優劣ではない

ここで重要なのは、
SiCとGaNは“優れている／劣っている”ではなく、“設計条件で使い分けるデバイス”である
という点です。

例えば、

• 同じ600V帯でもSiCとGaNは競合領域
• 回路方式や周波数で最適解が変わる

といったケースも多く、単純な線引きはできません。

実務で注意すべきポイント

SiCやGaNを採用する際には、以下の点が設計上の重要ポイントとなります。

● ゲートドライブ設計

GaNはしきい値が低く、誤動作防止のため電圧管理が重要です。
SiCは負バイアス設計や短絡耐量の確認が必要です。

● PCBレイアウト

高速スイッチングにより寄生インダクタンスの影響が顕在化します。
レイアウトが電源性能を左右するケースも少なくありません。

● EMI対策

高周波化はノイズ増加要因となるため、
フィルタ設計やパターンレイアウトなどが重要になります。

● 熱設計

デバイス単体ではなく、磁性部品や基板を含めた
システム全体での熱設計が必要です。

サンシン電気の取り組み

当社では、SiC・GaNといったデバイス選定にとどまらず、

• トランス設計
• 電源回路設計
• ノイズ・熱設計

を含めた電源全体の最適化をご提案しています。

電源性能は、デバイス単体ではなく
回路・磁性部品・実装を含めた“設計全体”で決まるためです。

まとめ

SiCとGaNは、それぞれ明確な強みを持つデバイスですが、
設計において重要なのは「どちらが優れているか」ではありません。

“どの条件で、どの特性を活かすか”

この判断が、電源設計の成否を分けます。

• SiCかGaNの選定で迷っている
• 既存電源の見直しを検討している
• 小型化・高効率化を進めたい

このような課題をお持ちの際は、お気軽にご相談ください！

用途や設計条件に応じた最適な電源設計をご提案いたします。