ダイヤモンドMOSFETを用いたDC/DCコンバータを世界で初めて実証

〜連続スイッチング動作を検証。パワーエレクトロニクス応用を加速〜

The article in English follows the Japanese version.

株式会社Power Diamond Systems（本社：東京都、代表取締役CEO：藤嶌 辰也）は、ダイヤモンドMOSFETを用いた非同期整流降圧DC/DCコンバータを作製し、その動作実証に成功しました。ダイヤモンドMOSFETを用いた実際の電力変換動作実証は世界で初めてとなります。本成果により、ダイヤモンドMOSFETがパワーエレクトロニクス応用に不可欠な連続スイッチング動作に対応可能であることを検証しました。

研究開発の背景

ダイヤモンドは、ワイドバンドギャップ、高い絶縁破壊電界、優れた熱伝導率などの卓越した物性を有しており、次世代パワーデバイス材料として期待されています。ダイヤモンドパワーデバイスが実用化されれば、小型かつ低損失な電力変換器の実現が可能となり、システムの電力密度やエネルギー効率の大幅な向上が見込まれます。

これまでにダイヤモンドMOSFETの高速スイッチング動作などは報告されてきましたが、パワーエレクトロニクス応用において不可欠な連続スイッチング動作については十分な検証がなされていませんでした。そのため、実際の電力変換回路に組み込み、安定した連続動作を実証することが、実用化に向けた重要なステップと位置付けられていました。

今回の研究開発成果

本研究では、ダイヤモンドMOSFETを用いた非同期整流降圧DC/DCコンバータを設計・作製し、実際の電力変換回路における連続スイッチング動作を評価することで、デバイス単体評価にとどまらない電力変換への応用可能性を検証しました。

結果として、開発したDC/DCコンバータにおいて出力電圧がデューティ比に応じて変化することを確認し、ダイヤモンドMOSFETを用いた電力変換回路の実証に世界で初めて成功しました。さらに、安定なコンバータ動作を通じて、ダイヤモンドMOSFETが連続スイッチング動作に対応可能であることを明確に示しました。

今後は、デバイス特性評価と、実際のアプリケーションを念頭に置いた回路およびシステム評価を統合的に進めることで、次世代パワーエレクトロニクス分野におけるダイヤモンドMOSFETの実用化を加速してまいります。

なお、本研究成果は、2026年3月22日から26日に米国テキサス州サンアントニオで開催されるAPEC 2026（IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition）においてポスター発表を行います。また、本発表は内容の質が高く幅広い関心を集める発表であると評価され、ポスター発表全体の約8％のみが選出されるDialogue Preview Sessionに採択されました。

本研究成果の一部は、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）の委託業務（JPNP14004）および文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業の支援により得られたものです。

* APEC 2026（IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition）

First Demonstration of Buck Converter using Diamond MOSFET

S. Kawai1, S. Shoji1,3, N. Oi1, R. Yoshida1,3, K. Ota1,3, H. Uchida1, A. Watanabe2, K. Ueda3, T. Isobe4, H. Kawarada1, I. Omura2 and T. Fujishima1

1 Power Diamond Systems Inc., Shinjuku-ku, Tokyo 169-0051, Japan,

2 Kyushu Institute of Technology, Wakamatsu-ku, Kitakyushu, Fukuoka 808-0196, Japan

3 Waseda University, Wakamatsu-ku, Kitakyushu, Fukuoka 808-0135, Japan

4 University of Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki 305-8573, Japan

株式会社Power Diamond Systems　事業概要

Power Diamond Systemsは、ダイヤモンド半導体デバイスの研究開発を行うスタートアップです。ダイヤモンド半導体デバイスは、モビリティ、再エネなどの次世代パワーエレクトロ二クス分野において期待される次世代パワー半導体です。このダイヤモンド半導体デバイスにより超小型・高効率インバータモジュールを実現し、エネルギー社会における更なる省エネ化に貢献することを目指しています。

会社名：株式会社Power Diamond Systems

所在地：東京都新宿区西早稲田1-22-3
　　　　　早稲田大学アントレプレナーシップセンター

代表者：藤嶌 辰也

ホームページ：https://www.powerdiamondsys.com/

本件に関するお問い合わせ先

株式会社Power Diamond Systems 担当：高橋

Mail：[e-mail]

World’s First Demonstration of DC/DC Converter Using Diamond MOSFET

- Continuous Switching Operation Verified, Accelerating Power Electronics Applications

Power Diamond Systems, Inc. (Headquarters: Tokyo, Japan; CEO: Tatsuya Fujishima) has successfully fabricated and demonstrated a non-synchronous buck converter using a diamond MOSFET. This marks the world’s first experimental demonstration of an actual power conversion operation employing a diamond MOSFET. The results verify that diamond MOSFETs can support continuous switching operation, a capability essential for power electronics applications.

Background of the Research

Diamond possesses exceptional material properties—including a wide bandgap, a high critical electric field for breakdown, and outstanding thermal conductivity—making it a highly promising material for next-generation power devices. The practical realization of diamond-based power devices could enable compact, low-loss power converters, significantly improving both power density and energy efficiency in power electronics systems.

Although previous studies have reported high-speed switching characteristics of diamond MOSFETs, continuous switching operation—an essential requirement for practical power electronics applications—had not yet been sufficiently demonstrated. Therefore, integrating a diamond MOSFET into an actual power conversion circuit and verifying its stable, continuous operation has been regarded as a critical step toward the practical deployment of diamond power devices.

Research Results

In this study, we designed and fabricated a non-synchronous buck converter using a diamond MOSFET and evaluated its continuous switching behavior within an actual power conversion circuit. Through this approach, we assessed the feasibility of applying diamond MOSFETs to practical power conversion systems beyond standalone device characterization.

The results confirmed that the output voltage of the developed DC/DC converter varied in accordance with the duty cycle, successfully demonstrating— for the first time in the world—power conversion operation using a diamond MOSFET. In addition, stable converter operation clearly showed that diamond MOSFETs can support continuous switching operation, a key requirement for practical power electronics applications.

Going forward, we will further accelerate the practical development of diamond MOSFETs for next-generation power electronics by advancing integrated studies that combine device-level characterization with circuit and system-level evaluations aimed at real-world applications.

The results of this research will be presented as a poster at the IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition 2026, to be held in San Antonio, Texas, USA, from March 22 to 26, 2026. The presentation has also been selected for the Dialogue Preview Session, a distinction awarded to only about 8% of all poster presentations in recognition of their high quality and broad interest.

Part of this work was supported by a commissioned project from NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) (Project No. JPNP14004) and by the “Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan” program of the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT).

* APEC 2026（IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition）

First Demonstration of Buck Converter using Diamond MOSFET

S. Kawai1, S. Shoji1,3, N. Oi1, R. Yoshida1,3, K. Ota1,3, H. Uchida1, A. Watanabe2, K. Ueda3, T. Isobe4, H. Kawarada1, I. Omura2 and T. Fujishima1

1 Power Diamond Systems Inc., Shinjuku-ku, Tokyo 169-0051, Japan,

2 Kyushu Institute of Technology, Wakamatsu-ku, Kitakyushu, Fukuoka 808-0196, Japan

3 Waseda University, Wakamatsu-ku, Kitakyushu, Fukuoka 808-0135, Japan

4 University of Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki 305-8573, Japan

About Power Diamond Systems, Inc.

Power Diamond Systems is a startup engaged in the research and development of diamond semiconductor devices. Diamond semiconductor devices are expected to serve as next-generation power semiconductors in emerging power electronics fields such as mobility and renewable energy.Through the development of diamond semiconductor devices, the company aims to realize ultra-compact and high-efficiency inverter modules, contributing to further energy savings in the energy society.

Company Name: Power Diamond Systems, Inc.

Address: Waseda University Entrepreneurship Center, 1-22-3 Nishiwaseda, Shinjuku-ku,

　　　　 Tokyo, Japan

CEO: Tatsuya Fujishima

Website: https://www.powerdiamondsys.com/

Contact for Inquiries

Power Diamond Systems, Inc.

Administration: Takahashi

Email: [e-mail]