出張や旅行などに出かけるときに、PCを持ち歩きたい。PCも持ち歩きやすいように1kg以下のものを購入した。ところがPCに付属してくる充電器がかさばる上に重く、これだけで500g位ありそうだ。これでは折角軽量PCを購入してもそのメリットを十分享受できない。充電端子はUSB-Cであり、この形状の端子を持ち、軽量な充電器はないものかと探してみた。
そうすると、最近では十分小さくかつPCを充電可能な充電器が市販されていることを知った。価格もそう高くないために1つ購入して、これでようやくPCを気軽に持ち出せるようになった。ちなみに購入したのは下のもの。プラグにさし組む部分は35×35mmで重量も100g程度であった。
ところで何故従来の充電器とこの充電器とでこんなにも大きさと重量が異なるかを調べてみると、従来はシリコンを用いたものであるのに対して、新しい充電器はGaN半導体を使用と記載されている。どうやらこのGaNという素材が重要ということなので、少し調べてみた。
充電器として半導体を用いており、その半導体がシリコンでは熱の発生が大きいために軽量化が難しかったが、GaN半導体を用いることで熱の発生が小さく、軽量化できたということである。確かにこれまでの充電器は充電時にかなり熱くなっていた。GaNは熱の発生も小さく、更に発生した熱を外に逃がす熱伝導度もシリコンよりも大きいため、それに対応した部品が不要となって小型化しやすい。
それでは何故GaNは発熱が小さいか、ということに関してはかなり難しそうな話であった。充電器とは、100Vの電圧をPCが使用可能な電圧に変換する装置であり、この際に全てを変換することができずロスが生じる。このロスは、単純に考えると電子移動度(電気の流れやすさ)、つまりは抵抗のようなもので決まり、この抵抗のようなものがシリコンに比べてGaNは1/1000以下となる。このため極めて発熱し難くなる、ということのようだ。この辺りのもう少し詳しい説明は下のサイトに記載されている。
色々と調べてみると、このような用途で用いられるパワー半導体の素材がシリコンからGaNやSiCに替わるような大きな流れがあるようだ。次回はこの辺りをもう少し深堀りしてみようと思う。
#GaN半導体
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