SEMICONDUCTOR BASICS — 比較記事

SiC MOSFETとIGBTの違い(EV・パワーエレクトロニクス比較)

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)は1990年代から産業用インバーター・鉄道・EV駆動系に広く採用されてきたSiパワーデバイスの主役です。SiC MOSFET(Silicon Carbide MOSFET)はSiCの優れた物性(高耐圧・高温動作・低損失)を活かした次世代パワーデバイスで、Tesla Model 3(2018年)への採用を機にEV市場への普及が一気に進みました。両者はコスト・スイッチング損失・動作温度で異なる特性を持ち、用途に応じて使い分けられます。

最終更新: 2026-08-02

結論:SiC MOSFETSi IGBTの違いは?

SiC MOSFETとSi IGBTの最大の違いは「材料とスイッチング周波数」です。SiC MOSFETは炭化ケイ素を使いオン抵抗がSi比で約1/300、スイッチング損失が大幅に低いため100kHz以上の高周波動作が可能で、200°C以上の高温動作にも耐えます。Si IGBTはシリコンベースで通常20kHz以下、動作温度は150〜175°Cが限界ですがコスト面で優位です。Tesla Model 3(2018年)のSiC採用を機にEV駆動系で置き換えが進みました。

比較表

SiC MOSFETSi IGBT
SiC MOSFETSi IGBT観点別比較
観点SiC MOSFETSi IGBT
材料炭化ケイ素(SiC)シリコン(Si)
オン抵抗(RDS(on))低い(Si比約1/300)コレクタ-エミッタ間飽和電圧(VCEsat)として定義
スイッチング損失大幅に低い(高周波動作可能:100kHz以上)比較的高い(通常20kHz以下で使用)
最大動作温度200°C以上(高温動作に優位)150〜175°C(Siの熱的限界)
耐圧範囲600V〜10kV対応600V〜6.5kV(主流は600V〜1700V)
コスト高価(SiCウェハ・プロセスコストが高い)安価(成熟したSiプロセスで量産)
システム効率高い(インバーター効率1〜3%向上)低い(損失が大きくヒートシンク大型化が必要)
主な用途EV駆動インバーター・OBC・DC-DC・太陽光PCS産業用モーター・鉄道・大型空調・UPS・旧来型EV

EVにおけるSiC MOSFETへの移行

Teslaが2018年にModel 3に初めてSiC MOSFETをメインインバーターに採用したことで、EV業界全体にSiCへの転換が加速しました。SiCインバーターは同一バッテリー容量で走行距離を5〜10%延長できるとされ、高級・中高級EVを中心に採用が拡大しています。BYD・現代自動車・BMW・フォルクスワーゲンもSiCシステムを積極導入しており、Wolfspeed・STMicroelectronics・インフィニオン・ロームがSiCパワーモジュールの主要サプライヤーとして供給を拡大しています。一方でコストの高さが課題で、廉価なコンパクトEVにはIGBTが依然として使われています。

IGBTの強みと残存用途

IGBTはSiCに比べて圧倒的に安価で、製造技術が成熟しています。鉄道車両(新幹線・電気機関車)・大型産業用モーター・無停電電源装置(UPS)・大容量太陽光インバーター(>100kW)では、スイッチング周波数が低く設計できるためIGBTが依然として最適です。また、SiCウェハの供給不足(200mmへの移行遅れ)が続く中、IGBTはコストと供給安定性で優位を保っています。GaNパワーデバイスとの比較はsic-vs-ganを、SiC材料の詳細はsilicon-carbide・sic-mosfetを参照してください。

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よくある質問

SiC MOSFETとIGBTの最大の違いは何ですか?
最大の違いはスイッチング損失とオン抵抗です。SiC MOSFETは高周波スイッチング(100kHz以上)が可能でオン抵抗が極めて低く、システム効率が1〜3%向上します。IGBTはスイッチング損失が大きく低周波(数kHz〜20kHz)が限界ですが、低コスト・安定供給の強みがあります。
EVのメインインバーターにはSiCとIGBTどちらが使われていますか?
高性能・高価格帯のEV(Tesla・BYD・BMW・現代のフラッグシップ等)はSiC MOSFETへの移行が進んでいます。廉価なコンパクトEVや旧来のハイブリッド車ではコスト優位からIGBTも使われています。2025〜2030年にかけてSiCのコスト低下とともにさらに置き換えが進む見込みです。
SiC MOSFETはなぜIGBTより高価なのですか?
SiCウェハはシリコンウェハより製造難易度が高く、150mm→200mmへの移行が遅れているためウェハコストが高い状況です。また、SiCへのイオン注入には高エネルギー・高温アニール(1500°C超)の特殊プロセスが必要で、装置投資とランニングコストがSiより大きくなります。

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