第77回 午後 67

IGBT（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）で誤っているのはどれか。

出典：厚生労働省公開PDF（令和7年版）

✅ 正解を表示

5．バイポーラトランジスタと比較してスイッチング速度が遅い。

解説

この問題は、X線装置やMRIなどに使われる電子部品（半導体スイッチ）の「個性」を理解しているかを問うています。まず、IGBTを理解するために、その両親にあたる2つの部品を知ることから始めましょう。

✔　IGBTの両親：2種類のトランジスタ

医療機器で「電気をON/OFFするスイッチ」として使われる部品には、大きく2つのタイプがあります。

バイポーラトランジスタ (Bipolar Transistor) 🏋️‍♂️
- 特徴：パワー型（筋肉質）
- 得意なこと：非常に大きな電流を扱うことができる。
- 苦手なこと：動作が遅い。電気を流すために「電流」で制御する必要があり、扱いが少し難しい。
MOS FET 🏃‍♂️
- 特徴：スピード型（俊足ランナー）
- 得意なこと：超高速でON/OFFを切り替えられる。電気を流すために「電圧」で制御できる（＝ON/OFFが非常に簡単）。
- 苦手なこと：大きな電流を扱うのは苦手（非力）。

✔　IGBTとは？：2人のハイブリッドな子供 ⚙️

ここで問題が発生します。「X線装置やリニアックには、大電流を、高速で、簡単にON/OFFできるスイッチが欲しい！」

そこで開発されたのが、両者のいいとこ取りをしたハイブリッド部品、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)です。

つまり、IGBTは「MOS FETの簡単な操作性で、バイポーラトランジスタ級の大電流を扱える」ように設計された、高性能なスイッチなのです。

✔　各選択肢について

1． コレクタ電流の大きさを制御できる。

２．MOS FETと比較してオン抵抗が小さい。

❌ 誤り (正しい)
「オン抵抗」とは、スイッチがONの時にどれだけエネルギーをロスするか（＝どれだけ効率的か）です。IGBTはバイポーラトランジスタの「筋肉質」な部分を持つため、大電流を流す際のロスがMOS FETよりも少なく、効率的です。

3．ゲート、エミッタ及びコレクタの端子を持つ。

❌ 誤り (正しい)
制御スイッチである「ゲート」（MOS FET由来）と、電流の通り道である「コレクタ」「エミッタ」（バイポーラトランジスタ由来）の3つの端子を持ちます。

4．MOS FETとトランジスタを組合せた構造である。

5．バイポーラトランジスタと比較してスイッチング速度が遅い。

✅ 正解 (誤り)
IGBTがMOS FETの構造を取り入れた最大の理由の一つが、速度の改善です。各部品のスイッチング速度を比べると、以下の関係になります。
- 速い：MOS FET （俊足ランナー） ⚡️⚡️⚡️
- 中間：IGBT （ハイブリッド） ⚡️⚡️
- 遅い：バイポーラトランジスタ （筋肉質） ⚡️
したがって、IGBTは「バイポーラトランジスタよりも速い」が正解です。

出題者の“声”

この問題の狙いは、「各スイッチ素子の得意・不得意を、比較しながら整理できているか」を問うことにある。

名前や構造を丸暗記するのではなく、「なぜIGBTが生まれたのか？」をストーリーで理解するのがコツじゃ。

このトレードオフの関係さえ分かっていれば、5番の選択肢がウソであることは一目瞭然じゃ。

臨床の“目”で読む

ーなぜ放射線技師が「IGBT」を知る必要があるのか？ー

このIGBTという部品は、私たちが毎日使っている医療機器の心臓部で、まさに「大電流」を「高速」に制御するために使われています。

X線高電圧装置（インバータ）
- 現在のX線装置が、昔に比べて小型・軽量・高効率なのは、インバータという回路でIGBTが活躍しているからです。IGBTが高速でON/OFFすることで、安定した高電圧を効率よく作り出しています。
放射線治療装置（リニアック）
- 高エネルギーX線ビームをミリ秒単位でON/OFFする高精度なパルス制御や、電子を加速させるための大電力制御に、IGBTの高速・大電力スイッチング性能が不可欠です。
CTやMRIの電源部
- 大電流を安定的に、かつ精密に制御する必要があるCTやMRIの電源システムにおいても、IGBTは中核的な部品として使用されています。

今日のまとめ

第77回午後 67