インテリジェントパワーデバイスについて

半導体について勉強中の者です。
画像のようなインテリジェントパワーデバイスに関しての質問です。

IGBTなどは耐圧が必要なのに対して、cmosの耐圧が不要な理由がよく分かりません。 cmosはただの回路と言われればそれまでですが、cmosはMOSFETであり、IGBTと同じトランジスタの一種なので、どちらも耐圧が必要なのではないでしょうか？
IGBTのみ耐圧が必要な理由が理解できません。

MOSFETなどについても、あまり理解できておらず恐縮ですが、どなたかご教示ください。
宜しくお願い致します。

質問者からの補足コメント

• m-jiro様回答ありがとうございます。
  
  CMOSとはトランジスタの一つという理解で合っていますでしょうか？
  であればIGBTもトランジスタなのに、何故CMOSとIGBTとで差があるのかがどうしても分からないんです。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/03/13 23:18

• m-jiro様ご丁寧にありがとうございます。
  URLまでありがとうございます。
  
  最後に一つだけ質問させてください。
  MOSFET単体では出力部がないので(回路部だけになるので)デバイスとして機能しないということでしょうか？
  
  よろしくお願い致します。

  No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/03/14 09:22

No.6 回答者： xs200 回答日時： 2023/03/16 16:04

その構造のICには例えば東芝のTPD4008Kがあります。

応用回路例を添付します。MOSFETはブロック図のHigh-side/Low-side Driverになります。IGBTのゲートを駆動するだけなので耐圧はいらず12 Vで動作します。高電圧がかかるのはIGBTにだけで最大165 Vもかけられます。MOSFETは内部で使われており外には端子が出ていませんからMOSFETだけ使うなんてことはできません。

No.5 回答者： m-jiro 回答日時： 2023/03/16 01:01

>　MOSFET単体では出力部がないので(回路部だけになるので)デバイスとして機能しないということでしょうか？

もしかして、「回路部」とは制御部（インテリジェント部）のこと？
「出力部」とはパワー部（IGBTの部分）のこと？

昔はFETやTrが1個しか入っていない部品を組み合わせて回路を作っていました。現在では多数のFETやTrを組み合わせたICになっています。ですがICにするとパワーの大きなものは作りにくいので（放熱の問題がある）制御部とパワー部を一体にしたものは小電力のものが多いようです。大電力のものは制御部、駆動部、パワー部の3つに分けるのが一般的です。

No.4 回答者： m-jiro 回答日時： 2023/03/15 00:01

>　MOSFET単体では出力部がないので(回路部だけになるので)デバイスとして機能しないということでしょうか？

→　質問の意味が不明です。

CMOS は PチャンネルMOS と NチャンネルMOS の2つのFETで構成した "回路の名称" です。FET単体の名称ではありません。

下記のページの最初にCMOSの基本回路があります。
https://semi-journal.jp/basics/device/cmos/energ …

初期のロジック回路は上記ページの最初にある PMOSインバーター、NMOSインバータ でした。デバイスがONしている時には負荷抵抗に電流が流れますね。CMOS回路ではPMOSかNMOSの一方しかONしません。他方はOFFなので消費電流はゼロになります。電源の省エネができるだけでなくICの発熱量が減るので高密度化ができます。

No.3 回答者： m-jiro 回答日時： 2023/03/14 00:03

CMOS は PチャンネルMOS と NチャンネルMOS を組み合わせてプッシュプル動作をさせる回路のことです。

デバイス1個の名前ではありません。
（MOS とは MOS型FET を略した言い方。FET にはもう一つ ジャンクション型 があります）
MOSも広い意味ではトランジスタと言いますが、単にトランジスタと言うとバイポーラトランジスタを指す事があるのでちょっと気を付けてください。

>　何故CMOSとIGBTとで差があるのか
→　何が気になりますか？

IGBTはバイポーラトランジスタのベースをMOS-FETで駆動するようにしたデバイスです。
https://techweb.rohm.co.jp/product/power-device/ …
↑　真ん中の図がIGBTの等価回路です。

駆動側もバイポーラにしたものはダーリントン回路として古くから使われていました。2段型にするのは高耐圧のバイポーラではhFE（電流増幅率）が大きくできません。そのため駆動電流が非常に大きくなるのですが、ここにMOSを使えば少ない電流で済みます。
この図でわかると思いますが、回路がOFFのとき、バイポーラのコレクタ（上の電極）と左の電極が同電位なのでMOSには高電圧が加わります。

No.2 回答者： denden_kei 回答日時： 2023/03/13 23:31

IGBT部は端子間の電位差が相当大きいので、通常の半導体回路には無い、高耐圧を意識した構造設計が必要、って事だと思います。

ガードリングとか。
https://edn.itmedia.co.jp/edn/articles/2208/25/n …

No.1 回答者： m-jiro 回答日時： 2023/03/13 23:02

インテリジェントパワーデバイスって、制御回路とパワー回路が一体になったデバイスのことですね。

CMOSは制御部でしょ。パワー部にくらべて低い電圧で働いています。「高耐圧でなくてよい」という意味で「耐圧不要」と書いてあったのではないですか？　どんな本に書いてあったのか知りませんが、もう一度読み直してみてください。
一般に制御部は10V程度で動作しています。こんな低い値であっても耐圧の規定はちゃんとあります。
データシートには必ず絶対最大値という値が書いてあります。どんな場合でもこの値は絶対に越えてはなりません。