JP6114074B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、負荷を有する複数のコンポーネントへの、電力供給システムに関する。

負荷に対して電力を供給する電力供給システムは、一例としては、電力供給源である商用電源やバッテリーに接続されたスイッチ素子を制御することにより、電力供給源から負荷への電力供給を制御するよう構成される（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１０−２０６９１４号公報

電力供給源から負荷への電力供給を制御するスイッチ素子としては、大電力が必要な負荷への電力供給の場合、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることが一般的である。また電子回路等の負荷への電力の供給の場合、薄膜トランジスタを用いることが一般的である。パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ及び薄膜トランジスタは、いずれもシリコンを含む材料で構成される。

シリコンを含む材料で構成されるスイッチ素子は、電力不使用時の待機電力が問題となる。この待機電力は電力不使用時にスイッチ素子を流れるリーク電流によるものであり、待機電力の増加は消費電力の増加に繋がる。従って、消費電力を低減するためには、スイッチ素子に流れるリーク電流を低減する必要がある。

このように従来のスイッチ素子では、待機時においてもスイッチ素子にリーク電流が流れてしまうので、実質的にノーマリー・オフの状態を作ることができなかった。

上述したような技術的背景のもと、本発明は、スイッチ素子に流れるリーク電流を低減し、消費電力を小さく抑えることができる電力供給システムの提供を、課題の一つとする。

本発明の一態様に係る電力供給システムは、指令部と、電源線、負荷、及び電源線と負荷との電気的な接続を切り替えるスイッチ、を有する複数のコンポーネントと、を有し、指令部は、スイッチのオンまたはオフを個別に制御し、スイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタである。

或いは、本発明の一態様に係る電力供給システムは、第１の指令部と、第２の指令部と、電源線、負荷、及び電源線と負荷との電気的な接続を切り替えるスイッチ、を有する複数のコンポーネントと、を有し、第１の指令部は、第２の指令部を個別に制御し、第２の指令部は、スイッチのオンまたはオフを個別に制御し、スイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタである。

或いは、本発明の一態様に係る電力供給システムは、指令部と、第１の電源線、第１の負荷、及び第１の電源線と第１の負荷との電気的な接続を切り替える第１のスイッチ、を有するＬ個（Ｌは２以上の自然数）の第１のコンポーネントと、Ｌ個の第１のコンポーネントのいずれか一が有する第１の電源線より分配された第２の電源線、第２の負荷、及び第２の電源線と第２の負荷との電気的な接続を切り替える第２のスイッチ、を有するＭ個（Ｍは１以上の自然数）の第２のコンポーネントと、Ｍ個の第２のコンポーネントのいずれか一が有する第２の電源線より分配された第３の電源線、第３の負荷、及び第３の電源線と第３の負荷との電気的な接続を切り替える第３のスイッチ、を有するＮ個（Ｎは１以上の自然数）の第３のコンポーネントと、を有し、指令部は、第１のスイッチ乃至第３のスイッチのオンまたはオフを個別に制御し、第１のスイッチ乃至第３のスイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタである。

本発明の一態様により、スイッチ素子に流れるリーク電流を低減し、消費電力を小さく抑えることができる電力供給システムとすることができる。

また、本発明の一態様におけるスイッチ素子は、待機時においてスイッチ素子にリーク電流が流れることのない、実質的に完全なオフ状態を作ることができる。そのため、本発明の一態様の電力供給システムは、完全なオフ状態を作ることのできるスイッチを初めて導入した電力供給システムであり、実質的にノーマリー・オフのシステムとすることができる。

本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの動作を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの動作を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの動作を示す図。 トランジスタの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。 本発明の一態様に係る電力供給システムの構成を示す図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

〈電力供給システムの構成について（１）〉
図１に、本発明の一態様に係る電力供給システムの構造を一例として示す。図１に示す電力供給システム１００は、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌ（Ｌは２以上の自然数）と、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌへの電力の供給を個別に制御する指令部１０２とを有する。

コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌは、電源線１０３と、電力を消費する負荷１０４と、電源線１０３と負荷１０４の電気的な接続を切り替えるスイッチ１０５とを、それぞれ有する。スイッチ１０５がオン（導通状態）であるとき、電源線１０３からスイッチ１０５を介して負荷１０４に電力が供給される。スイッチ１０５がオフ（非導通状態）であるとき、電源線１０３から負荷１０４への電力の供給は停止される。

なお、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌは、電源線１０３を共有していても良い。或いは、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌのうち、少なくとも１つのコンポーネントが、他のコンポーネントと異なる系統の電源線１０３を有していても良い。

そして、本発明の一態様では、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広く、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された半導体を含むトランジスタを、スイッチ１０５に用いる。上記トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタよりも、オフ電流が著しく小さい。よって、本発明の一態様では、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体をチャネル形成領域に含むトランジスタを、スイッチ１０５に用いることで、スイッチ１０５がオフであるときに、スイッチ１０５に流れるリーク電流により、電源線１０３から負荷１０４に電力が供給されてしまうのを防ぐことができる。

また本発明の一態様では、スイッチ１０５を流れるオフ電流を著しく小さくすることで、負荷１０４側に蓄積された電荷を、負荷１０４の寄生容量で保持し続けることができる。そのため、再度スイッチをオンにして電力の供給を再開した際に、動作の復帰を高速に行うことができる。

なお、図１では、スイッチ１０５が一のトランジスタで構成されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。本発明の一態様では、スイッチ１０５が複数のトランジスタにより構成されていても良い。

指令部１０２は、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌがそれぞれ有するスイッチ１０５のオンまたはオフを個別に制御する機能を有する。そして、コンポーネント１０１−１乃至コンポーネント１０１−Ｌのそれぞれにおける、スイッチ１０５のオンとオフの選択は、電力供給システム１００の外部から指令部１０２に入力される命令に従って行うことができる。

なお、コンポーネントが有する負荷が他のコンポーネントの負荷と相互作用して動作する場合、指令部１０２によるスイッチ１０５のオンまたはオフの制御を一斉に行う構成としてもよい。従って、本実施の形態の電力供給システムは、所定の目的を実現するために必要なコンポーネントに、動作に必要な期間だけ電力を供給し、一のコンポーネントが動作するとそれに応じて他のコンポーネントも同時または順次動作するように電力供給システムを駆動させることができる。

或いは、電力供給システム１００が、負荷１０４における電力の消費量を監視できる電流計などを有し、負荷１０４における電力の量に応じて、負荷１０４への電力の供給が要か不要かを、指令部１０２において判断しても良い。例えば、一定の期間に渡って、負荷１０４における電力の消費量が、負荷１０４が待機状態の時に消費されるリーク電力と同程度である場合に、指令部１０２は、負荷１０４への電力の供給が不要であると、判断することができる。

或いは、電力供給システム１００がセンサ回路を有し、当該センサ回路において取得される光、音、温度、磁気、圧力などの物理量を用いて負荷１０４の利用環境及び／または周囲環境を監視し、該監視による変化に応じて、負荷１０４への電力の供給が要か不要かを、指令部１０２において判断しても良い。この場合、指令部１０２は、電力の供給が要か不要かの判断結果に従って、スイッチ１０５のオンとオフの選択を行う。

例えば、本発明の一態様に係る電力供給システム１００を家屋に適用させ、家屋に設けられた照明、電気ヒーター、空気清浄機などの家電が各コンポーネントに相当するものとする。この場合、光センサを有するセンサ回路を用いて、照明が用いられている部屋の明るさを監視する。そして、窓から差し込む光の量が変化することで部屋がある規定値よりも明るくなった場合に、指令部１０２は、照明への電力の供給を停止すべく、照明のスイッチ１０５をオンからオフに変更させることができる。

或いは、温度センサを有するセンサ回路を用いて、具体的には、電気ヒーターが用いられている部屋の温度を監視する。そして、外気温が変化することで部屋の温度がある規定値よりも高くなった場合に、指令部１０２は、電気ヒーターへの電力の供給を停止すべく、電気ヒーターのスイッチ１０５をオンからオフに変更させることができる。

或いは、光センサを有するセンサ回路を用いて、空気清浄機が用いられている部屋の使用状況を監視する。そして、一定期間、センサ回路により人の動きが感知できなかった場合に、指令部１０２は、空気清浄機への電力の供給を停止すべく、空気清浄機のスイッチ１０５をオンからオフに変更させることができる。

なお、上記家電がコンポーネントに相当する場合、スイッチ１０５は各家電に内蔵されている。家電の外部にスイッチ１０５が設けられている場合、家電は負荷１０４に相当し、コンポーネントは、負荷１０４である家電とスイッチ１０５とを含むものとする。

また各コンポーネントが独立して備えられている場合、指令部１０２によるスイッチ１０５のオンとオフの選択は、無線信号を用いて行うようにすればよい。この場合、スイッチ１０５は、指令部１０２からのスイッチの状態を変更するための信号を保持する構成とすることが好ましい。

また、センサ回路は、センサと、センサから出力されるセンサ信号を処理するための回路群で構成されている。そして、センサとして、温度センサ、磁気センサ、光センサ、マイクロフォン、歪みゲージ、圧力センサ、ガスセンサなどを用いることができる。温度センサは測温抵抗体、サーミスタ、熱電対、ＩＣ温度センサなどの接触式であっても良いし、熱型赤外線センサ、量子型赤外線センサなどの非接触式であっても良い。

図１に示す電力供給システム１００がセンサ回路を具備するブロック図を図９に示す。図９に示すように、センサ回路９０１は、物理量に関するデータを指令部１０２に送信する。指令部１０２は、センサ回路９０１で取得する物理量を監視し、負荷１０４への電力の供給が要か不要か判断する。

なお、各コンポーネントが独立して備えられている場合、コンポーネント毎にセンサ回路を設け、センサ回路で得られたデータを無線信号により指令部１０２に送信するようにすればよい。コンポーネント毎にセンサ回路を設ける場合の、図９とは異なるブロック図を図１０に示す。図１０に示すように、センサ回路７００は、各コンポーネントに設けられ、物理量に関するデータを個別に指令部１０２に送信する。指令部１０２は、各コンポーネントに設けられたセンサ回路７００で取得する物理量を監視し、負荷１０４への電力の供給が要か不要か判断する。

なおコンポーネントは、コンピュータ、検知器、テレビジョン等の電子機器や、コンピュータシステムを構成する機器（ＣＰＵ、メモリ、ＨＤＤ、プリンタ、モニター）や自動車に組み込まれる電気制御機器であってもよい。或いは、ＣＰＵや半導体メモリのようなＬＳＩの内部構成であってもよい。なおここで、コンピュータとは、タブレット型のコンピュータや、ノート型のコンピュータや、デスクトップ型のコンピュータの他、サーバシステムのような大型のコンピュータを含むものである。

またコンポーネントの概念は、電力供給により動作する電子機器の他、電力供給システムが必要な、社会インフラ、住宅等の広い概念にも適用可能である。

ここで、本発明の一態様である電力供給システムを社会インフラ等の広い概念に適用する場合の、具体的な適用対象を例示する。例えば、社会インフラに本発明の一態様である電力供給システムを適用する場合、図１に示すコンポーネントとしては鉄道、港湾、道路等を挙げることができ、指令部としては変電所または発電所等を挙げることができる。また別の例として、図１に示すコンポーネントとしては、建物の部屋や階層等のセクションを挙げることができ、指令部として電源管理施設や配電盤等を挙げることができる。

〈電力供給システムの構成について（２）〉
図２に、本発明の一態様に係る電力供給システムの、別の構造の一例を示す。図２に示す電力供給システム２００は、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌ（Ｌは２以上の自然数）と、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌへの電力の供給を個別に制御する第１指令部２０２−１とを有する。図２では、第１コンポーネント２０１−１と、第１コンポーネント２０１−２の一部のみを図示している。

そして、電力供給システム２００では、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌのそれぞれが、複数の第２コンポーネントと、複数の第２コンポーネントへの電力の供給を個別に制御する第２指令部２０２−２を有する。具体的に、図２では、第１コンポーネント２０１−１が第２コンポーネント２０６−１乃至第２コンポーネント２０６−Ｍ（Ｍは２以上の自然数）を有する場合を例示している。

なお、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌのそれぞれが有する複数の第２コンポーネントの数は、必ずしも全て同じである必要はない。

そして、複数の第２コンポーネントは、図２の第２コンポーネント２０６−１乃至第２コンポーネント２０６−Ｍに例示されているとおり、電源線２０３と、電力を消費する負荷２０４と、電源線２０３と負荷２０４の電気的な接続を切り替えるスイッチ２０５とを、それぞれ有する。スイッチ２０５がオンであるとき、電源線２０３からスイッチ２０５を介して負荷２０４に電力が供給される。スイッチ２０５がオフであるとき、電源線２０３から負荷２０４への電力の供給は停止される。

第２コンポーネント２０６−１乃至第２コンポーネント２０６−Ｍは、電源線２０３を共有していても良い。或いは、第２コンポーネント２０６−１乃至第２コンポーネント２０６−Ｍのうち、少なくとも１つの第２コンポーネントが、他の第２コンポーネントと異なる系統の電源線２０３を有していても良い。また、一の第１コンポーネントが有する複数の第２コンポーネントの少なくとも１つが、他の第１コンポーネントが有する複数の第２コンポーネントの少なくとも１つと、電源線２０３を共有していても良い。

そして、本発明の一態様では、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタを、スイッチ２０５に用いる。上記トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタよりも、オフ電流が著しく小さい。よって、本発明の一態様では、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体をチャネル形成領域に含むトランジスタを、スイッチ２０５に用いることで、スイッチ２０５がオフであるときに、スイッチ２０５に流れるリーク電流により、電源線２０３から負荷２０４に電力が供給されてしまうのを防ぐことができる。

また本発明の一態様では、スイッチ２０５を流れるオフ電流を著しく小さくすることで、負荷２０４側に蓄積された電荷を、負荷２０４の寄生容量で保持し続けることができる。そのため、再度スイッチ２０５をオンにして電力の供給を再開した際に、動作の復帰を高速に行うことができる。

なお、図２では、スイッチ２０５が一のトランジスタで構成されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。本発明の一態様では、スイッチ２０５が複数のトランジスタにより構成されていても良い。

第１指令部２０２−１は、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌがそれぞれ有する複数の第２コンポーネントにおいて、負荷２０４への電力の供給が要か不要かを、第１コンポーネントごとに判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム２００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷２０４における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

さらに、第１コンポーネント２０１−１乃至第１コンポーネント２０１−Ｌがそれぞれ有する第２指令部２０２−２は、複数の第２コンポーネントにおいて、負荷２０４への電力の供給が要か不要かを第２コンポーネントごとに判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム２００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷２０４における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

第２指令部２０２−２による、負荷２０４への電力の供給が要か不要かの判断は、第１指令部２０２−１において電力の供給が要と判断された第１コンポーネントに属する、複数の第２コンポーネントにおいて行うようにする。

第２指令部２０２−２は、電力の供給が要か不要かの判断結果に従って、複数の第２コンポーネントにおけるスイッチ２０５のオンとオフの選択を、個別に行う。

なお、第２コンポーネントが有する負荷２０４が他の第２コンポーネントの負荷２０４と相互作用して動作する場合、第１指令部２０２−１または第２指令部２０２−２によるスイッチ２０５のオンまたはオフの制御を、一斉に行う構成としてもよい。

また、各第２コンポーネントがそれぞれ独立して備えられている場合、第１指令部２０２−１または第２指令部２０２−２によるスイッチのオンとオフの選択は、無線信号を用いて行うようにすればよい。この場合、スイッチは、第１指令部２０２−１または第２指令部２０２−２からのスイッチの状態を変更するための信号を保持する構成とすることが好ましい。

また、各第２コンポーネントがそれぞれ独立して備えられている場合、第２コンポーネント毎にセンサ回路を設け、センサ回路で得られたデータを無線信号により第１指令部２０２−１または第２指令部２０２−２に送信するようにすればよい。

〈電力供給システムの構成について（３）〉
図３に、本発明の一態様に係る電力供給システムの、別の構造の一例を示す。図３に示す電力供給システム３００は、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌと、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌへの電力の供給を個別に制御する第１指令部３０２−１と、を有する。図３では、第１コンポーネント３０１−１と、第１コンポーネント３０１−２の一部のみを図示している。

また、電力供給システム３００は、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌのそれぞれが、複数の第２コンポーネントと、複数の第２コンポーネントへの電力の供給を個別に制御する第２指令部３０２−２を有する。具体的に、図３では、第１コンポーネント３０１−１が、第２コンポーネント３０６−１乃至第２コンポーネント３０６−Ｍを有する場合を例示している。

なお、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌのそれぞれが有する複数の第２コンポーネントの数は、必ずしも全て同じである必要はない。

そして、電力供給システム３００は、複数の第２コンポーネントのそれぞれが、複数の第３コンポーネントと、複数の第３コンポーネントへの電力の供給を個別に制御する第３指令部３０２−３を有する。具体的に、図３では、第２コンポーネント３０６−１が、第３コンポーネント３０７−１乃至第３コンポーネント３０７−Ｎ（Ｎは２以上の自然数）を有する場合を例示している。

なお、複数の第２コンポーネントがそれぞれ有する複数の第３コンポーネントの数は、必ずしも全て同じである必要はない。

そして、図３では図示してはいないが、複数の第３コンポーネントは、図１に示した第１コンポーネント、及び図２に示した第２コンポーネントと同様に、電源線と、電力を消費する負荷と、電源線と負荷の電気的な接続を切り替えるスイッチとを、それぞれ有する。スイッチがオンであるとき、電源線からスイッチを介して負荷に電力が供給される。スイッチがオフであるとき、電源線から負荷への電力の供給は停止される。

第３コンポーネント３０７−１乃至第３コンポーネント３０７−Ｎは、電源線を共有していても良い。或いは、第３コンポーネント３０７−１乃至第３コンポーネント３０７−Ｎのうち、少なくとも１つの第３コンポーネントが、他の第３コンポーネントと異なる系統の電源線を有していても良い。また、互いに異なる第２コンポーネントに属する第３コンポーネントどうしが、或いは、互いに異なる第１コンポーネントに属する第３コンポーネントどうしが、電源線を共有していても良い。

そして、本発明の一態様では、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広く、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された半導体を含むトランジスタを、スイッチに用いる。上記トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタよりも、オフ電流が著しく小さい。よって、本発明の一態様では、スイッチがオフであるときに、スイッチに流れるリーク電流により、電源線から負荷に電力が供給されてしまうのを防ぐことができる。

また本発明の一態様では、スイッチを流れるオフ電流を著しく小さくすることで、負荷側に蓄積された電荷を、負荷の寄生容量で保持し続けることができる。そのため、再度スイッチをオンにして電力の供給を再開した際に、動作の復帰を高速に行うことができる。

第１指令部３０２−１は、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌがそれぞれ有する複数の第３コンポーネントにおける負荷への電力の供給が要か不要かを、第１コンポーネントごとに判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム３００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

さらに、第１コンポーネント３０１−１乃至第１コンポーネント３０１−Ｌがそれぞれ有する第２指令部３０２−２は、複数の第３コンポーネントにおける負荷への電力の供給が要か不要かを第２コンポーネントごとに判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム３００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

第２指令部３０２−２による、負荷への電力の供給が要か不要かの判断は、第１指令部３０２−１において電力の供給が要と判断された第１コンポーネントに属する、複数の第２コンポーネントにおいて行うようにする。

さらに、第２コンポーネント３０６−１乃至第２コンポーネント３０６−Ｍがそれぞれ有する第３指令部３０２−３は、複数の第３コンポーネントにおいて、負荷への電力の供給が要か不要かを第３コンポーネントごとに判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム３００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

第３指令部３０２−３による、負荷への電力の供給が要か不要かの判断は、第２指令部３０２−２において電力の供給が要と判断された第２コンポーネントに属する、複数の第３コンポーネントにおいて行うようにする。

第３指令部３０２−３は、電力の供給が要か不要かの判断結果に従って、複数の第３コンポーネントにおけるスイッチのオンとオフの選択を、個別に行う。

なお、第３コンポーネントが有する負荷が他の第３コンポーネントの負荷と相互作用して動作する場合、第１指令部３０２−１、第２指令部３０２−２、または第３指令部３０２−３によるスイッチのオンまたはオフの制御を、一斉に行う構成としてもよい。

また第３コンポーネント３０７−１乃至第３コンポーネント３０７−Ｎがそれぞれ独立して備えられている場合、第１指令部３０２−１、第２指令部３０２−２、または第３指令部３０２−３によるスイッチのオンとオフの選択は、無線信号を用いて行うようにすればよい。この場合、スイッチは、第１指令部３０２−１、第２指令部３０２−２、または第３指令部３０２−３からのスイッチの状態を変更するための信号を保持する構成とすることが好ましい。

また、第３コンポーネント３０７−１乃至第３コンポーネント３０７−Ｎがそれぞれ独立して備えられている場合、第３コンポーネント毎にセンサ回路を設け、センサ回路で得られたデータを無線信号により第１指令部３０２−１、第２指令部３０２−２、または第３指令部３０２−３に送信するようにすればよい。

〈電力供給システムの構成について（４）〉
図４に、本発明の一態様に係る電力供給システムの、別の構造の一例を示す。図４に示す電力供給システム４００は、指令部５００と、複数の第１コンポーネントと、複数の第２コンポーネントと、複数の第３コンポーネントとを有する。

図４では図示してはいないが、電力供給システム４００では、複数の第１コンポーネント、複数の第２コンポーネント、複数の第３コンポーネントの全てが、図１に示した第１コンポーネント、図２に示した第２コンポーネント、及び図３に示した第３コンポーネントと同様に、電源線と、電力を消費する負荷と、電源線と負荷の電気的な接続を切り替えるスイッチとを、それぞれ有する。そして、スイッチがオンであるとき、電源線からスイッチを介して負荷に電力が供給される。スイッチがオフであるとき、電源線から負荷への電力の供給は停止される。

本発明の一態様では、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広く、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された半導体を含むトランジスタを、スイッチに用いる。上記トランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタよりも、オフ電流が著しく小さい。よって、本発明の一態様では、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体をチャネル形成領域に含むトランジスタを、スイッチに用いることで、スイッチがオフであるときに、スイッチに流れるリーク電流により、電源線から負荷に電力が供給されてしまうのを防ぐことができる。

また本発明の一態様では、スイッチを流れるオフ電流を著しく小さくすることで、負荷側に蓄積された電荷を、負荷の寄生容量で保持し続けることができる。そのため、再度スイッチをオンにして電力の供給を再開した際に、動作の復帰を高速に行うことができる。

そして、電力供給システム４００では、複数の第２コンポーネントのうち、いずれか複数の第２コンポーネントがそれぞれ有する電源線が、一の第１コンポーネントが有する電源線から分配されたものとする。

具体的に、図４では、第１コンポーネント５０１−１乃至第１コンポーネント５０１−Ｌのうち、第１コンポーネント５０１−１が有する電源線から分配された電源線を有する第２コンポーネント５０２−１乃至第２コンポーネント５０２−Ｍと、第２コンポーネント５０２−１が有する電源線から分配された電源線を有する第３コンポーネント５０３−１乃至第３コンポーネント５０３−Ｎと、を図示している。

なお、第１コンポーネント５０１−１乃至第１コンポーネント５０１−Ｌのそれぞれに対応する複数の第２コンポーネントの数は、必ずしも全て同じである必要はない。また、複数の第２コンポーネントのそれぞれに対応する複数の第３コンポーネントの数は、必ずしも全て同じである必要はない。

電力供給システム４００では、指令部５００が、複数の第１コンポーネントと、複数の第２コンポーネントと、複数の第３コンポーネントとにおいて、負荷への電力の供給が要か不要かを、個別に判断する。上記判断は、図１の電力供給システム１００が有する指令部１０２の場合と同様に、電力供給システム４００の外部から入力される命令によって決定されていても良いし、負荷における電力の消費量を監視することで行われても良いし、センサ回路において取得される物理量を用いて行われても良い。

なお、第１乃至第３コンポーネントのうち、いずれかのコンポーネントが有する負荷が他のいずれかのコンポーネントの負荷と相互作用して動作する場合、指令部５００によるスイッチのオンまたはオフの制御を、一斉に行う構成としてもよい。

次いで、電力供給システム４００の動作の一例について説明する。図５では、全てのコンポーネントのうち、第３コンポーネント５０３−１及び第３コンポーネント５０３−３において、指令部５００からの命令に従いスイッチがオフになり、負荷への電力の供給が停止されている。

また、図６では、全てのコンポーネントのうち、第２コンポーネント５０２−１と、第２コンポーネント５０２−１の電源線から分配された電源線をそれぞれ有する第３コンポーネント５０３−１乃至第３コンポーネント５０３−Ｎにおいて、指令部５００からの命令に従いスイッチがオフになり、負荷への電力の供給が停止されている。

また、図７では、全てのコンポーネントのうち、第１コンポーネント５０１−１と、第１コンポーネント５０１−１の電源線から分配された電源線をそれぞれ有する第２コンポーネント５０２−１乃至第２コンポーネント５０２−Ｍと、第２コンポーネント５０２−１乃至第２コンポーネント５０２−Ｍの電源線から分配された電源線をそれぞれ有する複数の第３コンポーネント（第３コンポーネント５０３−１乃至第３コンポーネント５０３−Ｎを含む）において、指令部５００からの命令に従いスイッチがオフになり、負荷への電力の供給が停止されている。

なお、独立して備えられているコンポーネントが存在する場合、指令部５００による、当該コンポーネントが有するスイッチのオンとオフの選択は、無線信号を用いて行うようにすればよい。この場合、スイッチは、指令部５００からのスイッチの状態を変更するための信号を保持する構成とすることが好ましい。

また、独立して備えられているコンポーネントが存在する場合、当該コンポーネントにセンサ回路を設け、センサ回路で得られたデータを無線信号により指令部５００に送信するようにすればよい。

なお、図１乃至図４、図９及び図１０に一例として示した、本発明の一態様に係る電力供給システムでは、全てのコンポーネントにおいて、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広く、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された半導体を含むトランジスタを、電源線と負荷の電気的な接続を切り替えるためのスイッチに用いている。しかし、本発明の一態様に係る電力供給システムでは、負荷への電力の供給と、その停止との切り替えを高速で行う必要がある一部のコンポーネントについては、スイッチにおけるリーク電力の削減よりも、スイッチの高速動作を優先させても良い。具体的に、本発明の一態様では、スイッチにおけるスイッチングの制御を高速で行う必要がある一部のコンポーネントにおいて、チャネル形成領域に結晶性を有するシリコンを含むトランジスタのように、高速でスイッチングが可能なトランジスタを、スイッチに用いても良い。さらに、スイッチに高速動作が要求される一部のコンポーネントについては、チャネル形成領域に、ゲルマニウム半導体、ガリウム・ヒ素半導体、１３族−１５族化合物半導体などを含むトランジスタを、スイッチに用いても良い。

〈トランジスタの構成について〉
本発明の一態様では、スイッチ１０５として機能するトランジスタのチャネル形成領域に、酸化物半導体を含む。上述したように、酸化物半導体をチャネル形成領域に含むことで、オフ電流が極めて小さいトランジスタを実現することができる。トランジスタの断面図の一例を、図８に示す。

図８において、トランジスタは、絶縁表面を有する基板１２０上に、活性層として機能する半導体膜１２１と、半導体膜１２１上のソース電極１２２及びドレイン電極１２３と、半導体膜１２１、ソース電極１２２及びドレイン電極１２３上のゲート絶縁膜１２４と、ソース電極１２２及びドレイン電極１２３の間において、半導体膜１２１と重なるようにゲート絶縁膜１２４上に位置するゲート電極１２５とを有している。

図８に示すトランジスタでは、半導体膜１２１のうち、ソース電極１２２及びドレイン電極１２３の間において、ゲート電極１２５と重なる領域がチャネル形成領域１２１ｃに相当する。また、半導体膜１２１のうちソース電極１２２と重なる領域がソース領域１２１ｓに相当し、半導体膜１２１のうちドレイン電極１２３と重なる領域がドレイン領域１２１ｄに相当する。

本発明の一態様では、半導体膜１２１のうち少なくともチャネル形成領域１２１ｃに酸化物半導体が含まれていれば良いが、半導体膜１２１全体に酸化物半導体が含まれていても良い。

なお、図８では、トランジスタがシングルゲート構造である場合を例示しているが、トランジスタは、電気的に接続された複数のゲート電極を有することで、チャネル形成領域を複数有する、マルチゲート構造であっても良い。

また、トランジスタは、ゲート電極を活性層の片側において少なくとも有していれば良いが、活性層を間に挟んで存在する一対のゲート電極を有していても良い。トランジスタが、活性層を間に挟んで存在する一対のゲート電極を有している場合、一方のゲート電極にはスイッチング（オンまたはオフ）を制御するための信号が与えられ、他方のゲート電極は、電気的に絶縁しているフローティングの状態であっても良いし、電位が他から与えられている状態であっても良い。後者の場合、一対の電極に、同じ高さの電位が与えられていても良いし、他方のゲート電極にのみ接地電位などの固定の電位が与えられていても良い。他方のゲート電極に与える電位の高さを制御することで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。

なお、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン端子をソース端子とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ソース端子の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０Ｖ以下であるときに、ソース端子とドレイン端子の間に流れる電流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、ｐチャネル型トランジスタにおいては、ドレイン端子をソース端子とゲート電極よりも低い電位とした状態において、ソース端子の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０Ｖ以上であるときに、ソース端子とドレイン端子の間に流れる電流のことを意味する。

なお、シリコン半導体よりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体の一例として、酸化物半導体の他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの化合物半導体などがある。酸化物半導体は、窒化ガリウムとは異なり、スパッタリング法や湿式法により電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であり、量産性に優れるといった利点がある。また、窒化ガリウムとは異なり、酸化物半導体は室温でも成膜が可能なため、ガラス基板上、或いはシリコンを用いた集積回路上に電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。よって、上述したワイドギャップ半導体の中でも、特に酸化物半導体は量産性が高いというメリットを有する。また、トランジスタの性能（例えば電界効果移動度）を向上させるために結晶性の酸化物半導体を得ようとする場合でも、２５０℃から８００℃の熱処理によって容易に結晶性の酸化物半導体を得ることができる。

電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。そのため、上記酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく小さいという特性を有する。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である。水分または水素などの不純物濃度が十分に低減され、なおかつ酸素欠損が低減されることにより高純度化された酸化物半導体膜を用いることにより、トランジスタのオフ電流を下げることができる。

具体的に、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタのオフ電流が小さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１０^６μｍでチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０^−１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、１００ｚＡ／μｍ以下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入または容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜を上記トランジスタのチャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ電流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従って、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。

酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気的特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を含むことが好ましい。

また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）のいずれか一種または複数種を含んでいてもよい。

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。

なお、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素を含んでいてもよい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物は、無電界時の抵抗が十分に高くオフ電流を十分に小さくすることが可能であり、また、移動度も高い。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原子比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしながら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上げることができる。

酸化物半導体膜は、例えば非単結晶を有してもよい。非単結晶は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、多結晶、微結晶、非晶質部を有する。非晶質部は、微結晶、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。また、微結晶は、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。なお、ＣＡＡＣを有する酸化物半導体を、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。

酸化物半導体膜は、例えばＣＡＡＣ−ＯＳを有してもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳは、例えば、ｃ軸配向し、ａ軸または／およびｂ軸はマクロに揃っていない。

酸化物半導体膜は、例えば微結晶を有してもよい。なお、微結晶を有する酸化物半導体を、微結晶酸化物半導体と呼ぶ。微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満のサイズの微結晶（ナノ結晶ともいう。）を膜中に含む。

酸化物半導体膜は、例えば非晶質部を有してもよい。なお、非晶質部を有する酸化物半導体を、非晶質酸化物半導体と呼ぶ。非晶質酸化物半導体膜は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質酸化物半導体膜は、例えば、完全な非晶質であり、結晶部を有さない。

なお、酸化物半導体膜が、ＣＡＡＣ−ＯＳ、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体の混合膜であってもよい。混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、を有する。また、混合膜は、例えば、非晶質酸化物半導体の領域と、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、の積層構造を有してもよい。

なお、酸化物半導体膜は、例えば、単結晶を有してもよい。

酸化物半導体膜は、複数の結晶部を有し、当該結晶部のｃ軸が被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃っていることが好ましい。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸及びｂ軸の向きが異なっていてもよい。そのような酸化物半導体膜の一例としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜がある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部と結晶部との境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には明確な粒界（グレインバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、例えば、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て金属原子が三角形状または六角形状に配列し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８０°以上１００°以下、好ましくは８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−１０°以上１０°以下、好ましくは−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。また、結晶部は、成膜したとき、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行ったときに形成される。従って、結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃う。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気的特性の変動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、例えば、多結晶である金属酸化物ターゲットを用い、スパッタリング法によって成膜する。当該ターゲットにイオンが衝突すると、ターゲットに含まれる結晶領域がａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子として剥離することがある。この場合、当該平板状のスパッタリング粒子が、結晶状態を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜することができる。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。

成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制できる。例えば、処理室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素および窒素など）を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。

また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグレーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平板状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージを軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００体積％とする。

ターゲットの一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物ターゲットについて以下に示す。

ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末およびＺｎＯ_Ｚ粉末を所定のｍｏｌ数比で混合し、加圧処理後、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物ターゲットとする。なお、Ｘ、ＹおよびＺは任意の正数である。ここで、所定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末およびＺｎＯ_Ｚ粉末が、２：２：１、８：４：３、３：１：１、１：１：１、４：２：３または３：１：２である。なお、粉末の種類、およびその混合するｍｏｌ数比は、作製するターゲットによって適宜変更すればよい。

１００ 電力供給システム
１０１−Ｌ乃至１０１−１ コンポーネント
１０２ 指令部
１０３ 電源線
１０４ 負荷
１０５ スイッチ
１２０ 基板
１２１ 半導体膜
１２１ｃ チャネル形成領域
１２１ｄ ドレイン領域
１２１ｓ ソース領域
１２２ ソース電極
１２３ ドレイン電極
１２４ ゲート絶縁膜
１２５ ゲート電極
２００ 電力供給システム
２０１−１乃至２０１−Ｌ 第１コンポーネント
２０２−１ 第１指令部
２０２−２ 第２指令部
２０３ 電源線
２０４ 負荷
２０５ スイッチ
２０６−１乃至２０６−Ｍ 第２コンポーネント
３００ 電力供給システム
３０１−１乃至３０１−Ｌ 第１コンポーネント
３０２−１ 第１指令部
３０２−２ 第２指令部
３０２−３ 第３指令部
３０６−１乃至３０６−Ｍ 第２コンポーネント
３０７−１乃至３０７−Ｎ 第３コンポーネント
４００ 電力供給システム
５００ 指令部
５０１−１乃至５０１−Ｌ 第１コンポーネント
５０２−１乃至５０２−Ｍ 第２コンポーネント
５０３−１乃至５０３−Ｎ 第３コンポーネント
７００ センサ回路
９０１ センサ回路

Claims (10)

1. 指令部と、
   第１のコンポーネントと、
   第２のコンポーネントと、
   第１のセンサ回路と、を有し、
   前記第１のコンポーネントは、第１の電源線、第１の負荷、及び第１のスイッチを有し、
   前記第２のコンポーネントは、第２の電源線、第２の負荷、及び第２のスイッチを有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１の電源線と前記第１の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第２の電源線と前記第２の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記指令部は、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、を有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチがオフであるとき、前記第１の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチがオフであるとき、前記第２の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第１のスイッチまたは前記第２のスイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタを有する電力供給システム。
2. 指令部と、
   第１のコンポーネントと、
   第２のコンポーネントと、
   第１のセンサ回路と、
   第２のセンサ回路と、を有し、
   前記第１のコンポーネントは、第１の電源線、第１の負荷、及び第１のスイッチを有し、
   前記第２のコンポーネントは、第２の電源線、第２の負荷、及び第２のスイッチを有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１の電源線と前記第１の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第２の電源線と前記第２の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記指令部は、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第２のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、を有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチがオフであるとき、前記第１の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第２のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチがオフであるとき、前記第２の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第１のスイッチまたは前記第２のスイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタを有する電力供給システム。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第１の電源線は前記第２の電源線に電気的に接続されている電力供給システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記第１のセンサ回路は、前記第１の負荷の利用環境または周囲環境の変化を監視する機能を有する電力供給システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記第１のセンサ回路は、光センサ、磁気センサ、マイクロフォン、歪みゲージ、圧力センサ、ガスセンサ、または温度センサを有する電力供給システム。
6. 第１の指令部と、
   第２の指令部と、
   第３の指令部と、
   第１のコンポーネントと、
   第２のコンポーネントと、
   第３のコンポーネントと、
   第４のコンポーネントと、
   第１のセンサ回路と、
   第２のセンサ回路と、
   第３のセンサ回路と、
   第４のセンサ回路と、
   を有し、
   前記第１のコンポーネントは、第１の電源線、第１の負荷、及び第１のスイッチを有し、
   前記第２のコンポーネントは、第２の電源線、第２の負荷、及び第２のスイッチを有し、
   前記第３のコンポーネントは、第３の電源線、第３の負荷、及び第３のスイッチを有し、
   前記第４のコンポーネントは、第４の電源線、第４の負荷、及び第４のスイッチを有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１の電源線と前記第１の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第２の電源線と前記第２の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第３のスイッチは、前記第３の電源線と前記第３の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第４のスイッチは、前記第４の電源線と前記第４の負荷との間の導通状態を切り替える機能を有し、
   前記第１の指令部は、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第２のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第３のセンサ回路の出力に応じて前記第３のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第４のセンサ回路の出力に応じて前記第４のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、を有し、
   前記第２の指令部は、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第２のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、を有し、
   前記第３の指令部は、前記第３のセンサ回路の出力に応じて前記第３のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、前記第４のセンサ回路の出力に応じて前記第４のスイッチのオンまたはオフを制御する機能と、を有し、
   前記第１のスイッチは、前記第１のセンサ回路の出力に応じて前記第１のスイッチがオフであるとき、前記第１の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第２のスイッチは、前記第２のセンサ回路の出力に応じて前記第２のスイッチがオフであるとき、前記第２の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第３のスイッチは、前記第３のセンサ回路の出力に応じて前記第３のスイッチがオフであるとき、前記第３の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第４のスイッチは、前記第４のセンサ回路の出力に応じて前記第４のスイッチがオフであるとき、前記第４の負荷に蓄積された電荷を保持する機能を有し、
   前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、または前記第４のスイッチは、チャネル形成領域に、バンドギャップがシリコンよりも広い半導体を含むトランジスタを有する電力供給システム。
7. 請求項６において、
   前記第１の電源線は前記第２の電源線に電気的に接続されている電力供給システム。
8. 請求項６または請求項７において、
   前記第１の電源線は前記第３の電源線に電気的に接続されている電力供給システム。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれか一において、
   前記第１のセンサ回路は、前記第１の負荷の利用環境または周囲環境の変化を監視する機能を有する電力供給システム。
10. 請求項６乃至請求項９のいずれか一において、
    前記第１のセンサ回路は、光センサ、磁気センサ、マイクロフォン、歪みゲージ、圧力センサ、ガスセンサ、または温度センサを有する電力供給システム。

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