ダイヤモンドMOSFETを用いたMHz級の電力変換を世界で初めて実証

〜6.78 MHz高周波スイッチングにより電力変換器の高出力密度化へ貢献〜

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、ダイヤモンドデバイス向けE級アンプ回路の評価ボードを開発し、ダイヤモンドMOSFETを用いた電力変換動作の従来報告と比較して10倍以上となる6.78MHzでのE級アンプ回路動作を世界で初めて実証*しました。

本成果は、ワイヤレス給電や次世代AIデータセンターなどへの適用が期待される高周波電力変換において、ダイヤモンドデバイスの実用化に向けた重要な一歩となるものです。

今回、実証に用いたダイヤモンドMOSFETおよびE級アンプ回路の評価ボードを、ワイヤレス給電システムボードに組み込み、2026年10月13日～16日に幕張メッセで開催される 「CEATEC 2026」に出展いたします。

近年、ドローンの大型化、バッテリー容量の増加、産業用ロボットの普及、フィジカルAIの進展などを背景に、これらの機器・システムにおけるワイヤレス給電システムの大電力化と小型化が求められています。これらの要求に対し、電力を高い周波数で変換することで回路部品を小型化し、システムの高電力密度化を実現することが期待されています。こうした背景から、高周波動作に適したE級アンプを用いた電力変換回路は、次世代のワイヤレス給電システムを実現する有望な方式の一つとして注目されています。

一方、パワーデバイスでは、大電力・高周波動作に伴う損失や発熱の課題が、さらなる大電力化に向けた制約となります。そのため、高周波で動作しながら電力損失を抑え、発生した熱を効率よく逃がすことのできるパワー半導体デバイスが求められています。

ダイヤモンドは、極めて高い熱伝導率をはじめとする優れた半導体物性を有しており、その高い放熱性や高速動作特性を活かすことで、大電力と小型化を両立したワイヤレス給電システムの実現につながると期待されています。これまでにも、ダイヤモンドデバイスを用いた数百kHzで動作するDC/DCコンバータが報告されていました。一方で、実際の電力変換回路において、ワイヤレス給電システムで求められる数MHzの高速スイッチングをダイヤモンドデバイスで実現できるかについては、十分な検証がなされていませんでした。

本研究では、ダイヤモンドMOSFETおよびダイヤモンドデバイス向けのE級アンプ回路の評価ボードを開発し、ワイヤレス給電システムでの利用が想定される6.78 MHzの高周波領域において、E級アンプ動作に成功しました。これは、ダイヤモンドデバイスを用いた電力変換動作の従来報告と比較して、10倍以上となる高い周波数での動作実証となりました。今回の成果は、次世代ワイヤレス給電システムにおけるダイヤモンドデバイスの高周波電力変換への適用可能性を実証するだけでなく、今後さらなる高電圧・大電力かつ高電力密度な電力変換が求められる次世代AIデータセンター向けの電力変換技術への展開に向けても、ダイヤモンドデバイスの高周波動作技術が活用できる可能性を示す成果となります。

今後は、ダイヤモンドMOSFETのさらなる高耐圧化および大電流化を進め、より大電力の高周波電力変換への応用を目指します。さらに、ワイヤレス給電に加え、AIデータセンターなど、高電圧化・大電力化・高電力密度化が求められる用途についても、外部パートナーとの連携を通じてアプリケーション開発を推進します。これらの取り組みを通じて、ダイヤモンドパワーデバイスの社会実装に向けた開発を加速してまいります。

CEATEC2026では、ダイヤモンドMOSFETやダイヤモンドデバイス向けE級アンプ回路の評価ボードを展示いたします。また、評価ボードを一部拡張した、ダイヤモンドMOSFETを用いた高周波ワイヤレス給電システムのデモンストレーションボードも併せて展示いたします。なお、展示ブースは6H140となります。

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。

*自社調べ：2026年10月時点、ダイヤモンド半導体を用いた電力変換回路における公知文献として

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

代表者：藤嶌 辰也

HP：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：info@powerdiamondsys.com

— Enabling Higher Power Density in Power Converters through 6.78 MHz High-Frequency Switching —

Power Diamond Systems, Inc. (Headquarters: Tokyo, Japan; CEO: Tatsuya Fujishima) has developed a Class-E amplifier evaluation board for diamond devices and successfully demonstrated Class-E amplifier operation at 6.78 MHz using a diamond MOSFET for the first time in the world*. This operating frequency is more than ten times higher than those reported previously for power conversion using diamond devices.

This achievement represents an important step toward the practical implementation of diamond devices for high-frequency power conversion, with potential applications in wireless power transfer (WPT) systems and next-generation AI data centers.

The diamond MOSFET and Class-E amplifier evaluation board used in this demonstration will be integrated into a WPT system board and exhibited at CEATEC 2026, to be held at Makuhari Messe from Oct. 13 to 16, 2026.

In recent years, the growing size of drones, increasing battery capacities, the widespread adoption of industrial robots, and advances in physical AI have created a growing demand for wireless power transfer (WPT) systems that can deliver higher power while maintaining a compact form factor. In response to these demands, converting power at higher frequencies is expected to enable the miniaturization of circuit components and increase the power density of the overall system. Against this backdrop, WPT systems using Class-E amplifiers, which are well suited for high-frequency operation, are attracting attention as a promising approach for next-generation WPT systems.

Meanwhile, power devices face challenges associated with power losses and heat generation during high-power, high-frequency operation, which can limit further increases in power capability. Therefore, power semiconductor devices are required that can operate at high frequencies while minimizing power losses and efficiently dissipating the heat generated during operation.

Diamond has excellent semiconductor properties, including exceptionally high thermal conductivity. By leveraging its superior heat dissipation and high-speed switching characteristics, diamond power devices are expected to contribute to the realization of WPT systems that combine high power capability with compact size. To date, a DC/DC converter operating at several hundred kilohertz using diamond devices has been reported. However, the feasibility of achieving the several-megahertz high-speed switching required for WPT systems using diamond devices in practical power conversion circuits has not yet been sufficiently demonstrated.

In this research, we developed an evaluation board for a Class-E amplifier circuit using a diamond MOSFET and successfully demonstrated Class-E amplifier operation in the 6.78 MHz high-frequency range, which is expected to be used in WPT systems. This represents a demonstration of operation at a frequency more than ten times higher than those previously reported for power conversion using diamond devices.

This achievement demonstrates the potential of diamond devices for high-frequency power conversion in next-generation WPT systems. Furthermore, it indicates the potential for applying high-frequency operation technologies for diamond devices to power conversion technologies for next-generation AI data centers, where higher voltage, higher power, and higher power density are expected to be required in the future.

Going forward, we will work to further increase the voltage and current capabilities of diamond MOSFETs, with the aim of applying them to higher-power, high-frequency power conversion. In addition to WPT, we will also promote application development for areas such as AI data centers, where higher voltage, higher power, and higher power density are required, through collaboration with external partners. Through these efforts, we will accelerate the development of diamond power devices toward their practical implementation.

At CEATEC 2026, we will exhibit a diamond MOSFET and an evaluation board for a Class-E amplifier circuit designed for diamond devices. We will also showcase a demonstration board for a high-frequency wireless power transfer system using a diamond MOSFET, which incorporates an expanded version of the evaluation board. The exhibition booth is 6H140.

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).

* According to our research (as of Oct. 2026), based on publicly available literature on power conversion circuits using diamond semiconductors.

About Power Diamond Systems, Inc.

Power Diamond Systems is a startup engaged in the R&D 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:  Power Diamond Systems, Inc.

Address: Waseda Univ. Entrepreneurship Center, 1-22-3 Nishiwaseda, Shinjuku, Tokyo, Japan

CEO: Tatsuya Fujishima

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

Contact for Inquiries

Power Diamond Systems, Inc.

Admin: Takahashi

Email: info@powerdiamondsys.com