【手続補正書】
【提出日】平成21年8月5日(2009.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
「バイアス抵抗をベース極とコレクタ極間に接続し、トランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路をベース極とゲート極間に側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタ」を有機結合半導体素子として構成し、コレクタ極及び陰極を外部端子として導出して基本素子を構成する一方、トランジスタにスイッチ素子を縦続接続した素子の接続容量がバイアス抵抗とゲート回路を利用して直流電圧を遮断したことから、遮断エネルギーを利用して素子が直流電圧と有機的に結合し、コンデンサーを高速に充放電し高周波接続容量回路を形成して直流電圧を制御電圧・電流に変換し、自動的にして直接的に直流電圧を直流電力として供給制御したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項２】
「バイアス抵抗をベース極とコレクタ極間に接続し、トランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路をベース極とゲート極間に側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタ」を有機結合半導体素子として構成し、コレクタ極と陰極を外部端子として導出して基本素子を構成する一方、直流供給電圧を素子の接続容量が遮断すると、トランジスタ縦続接続サイリスタがバイアス抵抗とゲート回路の接続容量を利用してベース漏れ電流とゲート漏れ電流と陽極漏れ電流を流して直流電圧を断続したことから、素子が充放電して高周波接続容量回路を形成して自動的に制御電圧・電流を供給し、直流電圧を直接的に直流電力に変換して供給制御したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項３】
バイアス抵抗をコレクタとベース間に、トランジスタ４縦続接続ＵＪＴゲート回路をベースとゲート間に側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、負荷の慣性運動を介した直流電圧を素子の接続容量が遮断すると、陽極電圧上昇率を利用してベース電極接合面からゲート電極接合面の接続容量を介して電子を陽極から陰極に突き抜け、反対に、陽極電流上昇率を利用して陰極から突入電流を流してバイアス抵抗をオンし、充電電圧を素子に供給しサイリスタが遮断して電界を形成したことから、素子が高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項４】
バイアス抵抗をコレクタとベース間に、トランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路をベースとゲート間に側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、素子の接続容量が直流電圧を遮断し電子が陽極から陰極に突き抜けると、反対に、陰極から突入電流を流してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を作り、この溝に電荷γを残留して電流の散乱を防ぎ回路損失を無視しうる電流経路を形成し、この経路を通して陰極からゲート極にゲート漏れ電流が流れると、電流経路の電位の溝からサイリスタが陽極漏れ電流を陽極に流し、トランジスタがベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオンしたことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項５】
バイアス抵抗をコレクタとベース間に、トランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路をベースとゲート間に側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、素子の接続容量が直流電圧を遮断し、陽極電流上昇率を利用して突入電流が電流経路からサイリスタ陽極漏れ電流を陽極に流してトランジスタがベース漏れ電流を流し、バイアス抵抗をオンして直流電圧から充電電圧を素子に供給すると、トランジスタが通電しサイリスタがゲート回路を利用して遮断し陽極電圧を形成し電界を維持してゲート漏れ電流を流したことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項６】
バイアス抵抗とトランジスタ４縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、バイアス抵抗とゲート回路を利用して素子の接続容量が直流電圧を遮断し、突入電流を流しバイアス抵抗をオンして充電電圧を素子に供給し、トランジスタが通電しサイリスタがゲート回路を利用して遮断して陽極電圧を形成すると同時に、コンデンサーがワンパルスの電圧を通電してサイリスタにバイアス電圧を供給すると、バイアス電圧が陽極・ゲート極間で結合してゲート漏れ電流を流し、ゲート漏れ電流と陽極電圧が結合しバイアス抵抗をオン状態にして充電電圧を供給したことから、直流電圧遮断時の突入電流を利用して充放電する高周波半導体素子。
【請求項７】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しバイアス抵抗をオンすると、サイリスタが陽極電圧を電流経路に放電し、反対に、電流経路からサイリスタが陽極漏れ電流を陽極に流し、トランジスタがコレクタ漏れ電流を断ち電界形成を邪魔する飽和電荷を一掃し損失を無視しうるベース漏れ電流をベース極に流してバイアス抵抗をオン状態にし、陽極電圧を形成して電界を維持したことから、コンデンサーが高速に充放電をする高周波半導体素子。
【請求項８】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しバイアス抵抗をオンしてサイリスタが電界を形成すると、サイリスタがゲート漏れ電流を流してＵＪＴが電流制限して制御電極漏れ電流を流す一方、サイリスタトリガモードを利用して電流経路で陽極電圧とゲート漏れ電流が結合し、電流経路からサイリスタが陽極漏れ電流を流してトランジスタがベース漏れ電流を流し、充電電圧を高くしてゲート回路をオンしたことから、コンデンサーが高速に充放電駆動する高周波半導体素子。
【請求項９】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しバイアス抵抗をオン状態にしてゲート回路をターンオンすると、ゲート回路の出力電圧がサイリスタ電圧吸引パワーを利用して直ちにゲート回路をオフしてＵＪＴの主電圧を断ち、オフしたゲート回路とトランジスタのベース漏れ電流でＵＪＴの主電圧を拘束して電圧供給源からの干渉を断つ一方、ゲート回路の出力電圧が素子を充電駆動したことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１０】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しバイアス抵抗をオンしてゲート回路の出力電圧がサイリスタにバイアス電圧を供給すると、サイリスタがゲート漏れ電流を流しＵＪＴが電流制限して途切れないで制御電極漏れ電流を流してゲート回路に充電する一方、サイリスタトリガモードを利用して電流経路から陽極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオン状態にして充電電圧を供給し、サイリスタが遮断して陽極電圧を形成し電界を維持してゲート漏れ電流をコンデンサーに充電したことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１１】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しコンデンサーがワンパルスの電圧を通電してゲート回路をターンオンすると、ゲート回路の出力電圧がサイリスタにバイアス電圧を供給してゲート漏れ電流を流しＵＪＴ制御電極漏れ電流をゲート回路の負側に充電する一方、サイリスタ正帰還作用を利用して陽極から陰極に放電する陽極電圧を断ち立ち上がり充電電圧をゲート回路の正側に充電したことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１２】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しゲート回路をターンオンしてゲート回路の出力電圧がサイリスタをバイアスすると、サイリスタがゲート漏れ電流を流しＵＪＴが電流制限して途切れないで制御電極漏れ電流を負の電荷としてコンデンサーに充電する一方、サイリスタ正帰還作用を利用して充電電圧を正の電荷としてコンデンサーに充電したことから、正と負の電荷を等しくする高周波電圧・電流を通電通流してコンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１３】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、素子の接続容量が直流電圧を遮断しバイアス抵抗をオンして素子が充電を完了し、ゲート漏れ電流をゼロにしバイアス抵抗をオフしてコンデンサーが放電転流すると、充電電圧と充電電荷がサイリスタに電界を形成し、充電電荷がＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート漏れ電流を流し、電流経路の電位の溝で充電電圧と働きあい結合し電界を消滅してゲート入力をゼロにしたことから、ひずみ波の無い正弦波である高周波電圧・電流を通電し通流する高周波半導体素子。
【請求項１４】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が遮断しバイアス抵抗をオンオフして素子が充放電すると、放電時の充電電荷と回路の自由電荷がゲート漏れ電流を流して陽極電圧と結合し、電界を消滅してゲート入力をゼロに制御し、陽極漏れ電流をゼロにして突入電流を無くしてサイリスタをオフして直流電圧を遮断し、自由電荷と遮断エネギーを切り離して直流電圧を遮断し断続したことから、単一の正弦波である高周波電圧・電流を通電し通流する高周波半導体素子。
【請求項１５】
バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の接続容量が断続しバイアス抵抗をオンして素子が充電して充電電圧と充電電流と充電電荷と残留電荷からなる立ち上がりの高周波接続容量回路を形成すると、接続容量に応じてＳＷ７が自動的にスイッチして単一の正弦波である制御電圧電流に変換し、制御電圧電流に応じて自動的にサイリスタをオンしてトランジスタを駆動したことから、直流電圧を直接的に電圧変換して出力しこの電流を飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が供給し、サイリスタ保持電流として直流電力を供給制御する高周波半導体素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】バイアス抵抗をコレクタ極とベース極間に、トランジスタ縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路をベース極とゲート極間に側路接続したトランジスタ縦続接続サイリスタ高周波半導体素子
【技術分野】
【０００１】  本願は、素子自らが直流電圧を単一の正弦波である制御電圧電流に変換し、直流電圧を直流電力に変換して供給制御する高周波半導体素子である。三端子トランジスタのエミッタ極と三端子サイリスタの陽極を縦続接続し、コレクタ極とベース極とゲート極と陰極を夫々導出し、コレクタ極とベース極間にバイアス抵抗を、ベース極とゲート極間にトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続し、コレクタ極と陰極を外部端子として導出して素子を構成し、直流電圧遮断時の突入電流を利用して充放電するトランジスタ縦続接続サイリスタ高周波半導体素子と制御法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、産業機器や民生機器などの負荷に供給される電圧を遮断するためには機械的スイッチや電力供給用半導体スイッチ等が用いられる。これらのスイッチを用いて直流電圧を遮断した場合、電圧遮断時の陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔや陽極電圧上昇率ｄｖ／ｄｔ．からなる遮断エネルギーが漏れ電圧を通電し、回路の自由電荷と結合して回路抵抗や供給電圧源等と複雑に相互干渉する。例えば、コンデンサーを用いた回路の場合、ワンパルスの電圧を通電し自由電荷と相互干渉し髭パルスの雑音を発生する等、充電と放電が対称とならず無駄な電力を消費し電力変換効率を極めて悪くした。この問題とは別に、電力供給用半導体素子としてトランジスタやサイリスタを用いて必要とする直流電力を得るためには、制御電極を設け三端子半導体素子として構成しこの電極にオンオフ制御するための信号電圧を必要とし、直流電圧又は直流電流を遮断する回路を夫々必要として複雑になる。
例えば、電圧を断つことのできないトランジスタの場合、常時負のバイアス電圧を印加して陽極の通電阻止を続ける直流電圧を断つ回路と、オンオフするための信号回路を夫々必要とした。が、直流電圧を遮断した場合、遮断エネルギーが陽極から陰極に電子を突入し電子に対称として突入電流が陰極から制御電極の電極接合面の接続容量を通して制御電極漏れ電流を流し、バイアス抵抗をオンして漏れ電圧を通電し回路に残留する自由電荷と複雑に絡み合い、複数の正弦波の重なりと考えられるひずみ波や高調波を発生し素子や機器を破壊し事故に至るという問題に派生していた。
電流を断つことのできないサイリスタの場合上記と同様であるが、直流電流を断つ回路を必要として陽極電圧やゲート電流をゼロにする回路を用いて素子をオフしていたが、電圧遮断時陰極から突入電流が流れ高調波を発生し素子を破壊する恐れを生じ、更に、立ち下がり電圧の無効電力で発熱する問題を有していた。これらの問題に対し、トランジスタ縦続接続サイリスタを提案するもコンデンサーを用いた高周波スイッチ機能と制御理論が得られなくあいまい理論となる。が、従来の電力供給用の半導体素子と制御法では上記問題を生じかくある以上の信頼性が得られなかった。
【特許文献】  特開昭５９−２１２７５、特開２００６−２０７１０、及び、本案に関するその他数件
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  これらの問題に対し、私が電力供給用のトランジスタ縦続接続サイリスタ素子や回路を提案し特開昭５９−２１２７５、特開２００６−２０７１０等、本案に関する数件が公報に記載された。まず、特開昭５９−２１２７５号公報に記載されているトランジスタ縦続接続サイリスタに用いたトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路がある。このゲート回路の負荷はトランスであり２次側の出力端子をゲートに接続して電磁的に結合され、素子の接続容量は電気的にゲート回路で遮断されている。本案は、遮断エネルギーを利用して素子を構成する制御電極が漏れ電流を流して高速に充放電し、直流電圧を遮断し断続して直流電力を供給制御する高周波半導体素子と制御法であり前案と相違する。
また、特開２００６−２０７１０号等公報に記載されているコンデンサーをベースとゲート間に側路接続したトランジスタ縦続接続サイリスタは、コンデンサーを充放電するために容量を大きくした低周波スイッチ制御法であり、電源ノイズ混入等で誤動作し完全なスイッチ機能が得られなかった。
本案は、遮断エネルギーを利用して素子が充放電すると、この放電時の陽極電圧がゲート電流をゼロに制御し陽極漏れ電流をゼロにしてサイリスタが直流電圧を遮断し断続したことから、直流電圧遮断時の突入電流を利用して高速に充放電する高周波半導体素子を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  解決手段として、図示の様に電圧を通電し電流を断つ三端子トランジスタ２に電圧を断ち電流を断てない三端子サイリスタ３を縦続接続し、コレクタＣとベースＢ間にバイアス抵抗Ｒ１を、ベースＢとゲートＧ間にトランジスタ４縦続接続ＵＪＴゲート回路１を側路接続して高周波半導体素子を構成する。素子の接続容量が負荷の慣性運動を介した直流電圧ａ−−ａを遮断すると、トランジスタにサイリスタを縦続接続したサイリスタの陽極をベース漏れ電流と抵抗Ｒ１が拘束する。
素子の接続容量が直流電圧を遮断し遮断エネルギーが電子を陰極Ｋに突入すると、突入電流が陰極から電流経路を形成してサイリスタが陽極漏れ電流を流し、トランジスタがベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオンする。抵抗Ｒ１から充電電圧ｘを供給し、トランジスタが通電してサイリスタ３がゲート回路１を利用して遮断し、サイリスタが陽極電圧ｘを形成すると同時に、回路１のコンデンサーがワンパルスの電圧を通電してＵＪＴが制御電極漏れ電流をゲートに流し、陽極電圧を形成するサイリスタの陽極・ゲート間にワンパルスの電圧を供給してサイリスタが電界を形成する。
ワンパルスの電圧が陽極・ゲート間で結合しサイリスタがゲート漏れ電流を流すと、この電流と陽極電圧が電流経路で働きあい夫々の制御電極が漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオン状態にして充電電圧を高くする。回路１をターンオンしバイアス電圧を供給して素子が充電駆動すると、ゲート漏れ電流が負の電荷を充電電圧ｘが正の電荷をコンデンサーに夫々尖頭値まで充電して充電を完了し、電圧ｘが飽和し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーを放電転流する。放電時の陽極電圧が負の電荷をゼロにしてサイリスタをオフし直流電圧を遮断した結果、直流電圧を単一の正弦波である高周波電圧電流に変換し高周波接続容量回路を形成してＳＷ７がスイッチし、接続容量を制御電圧電流に変換して直接的に直流電力を供給制御する高周波半導体素子を創出して課題を解決する。
【発明の効果】
【０００５】  産業界の米粒といわれている半導体業界において本発明の素子が直流電圧を遮断すると、突入電流を流し制御電極漏れ電流を流して素子が充放電する。この放電時の電界を利用して陽極電圧が負の電荷をゼロに制御し陽極漏れ電流をゼロにしてサイリスタが直流電圧を遮断し、再度の突入電流を利用して充放電し直流電圧をひずみ波の無い正弦波であるコンデンサー電圧・電流に変換する。
結果、従来の欠陥を解消し直流電力を供給制御する変換効率の高い高周波半導体素子を創出する。
１，素子の接続容量が負荷の慣性運動を介した直流電圧を遮断すると、バイアス抵抗とゲート回路を利用して直流電圧と素子の接続容量が有機的に結合し、素子が高速に充放電して直流電圧を断続する。本案の放電電圧が陽極漏れ電流をゼロにしてサイリスタが直流電圧を遮断し素子が充放電する制御法は、従来回路を画期的に簡素省略化したうえで回路の極小化を計り、直流電圧を電力変換制御し電力変換効率を極めて高めて制御法自体に絶大な信頼性を増す。
２，電圧遮断エネルギーを利用してコンデンサーがワンパルスの電圧を通電し素子が充放電すると、放電時の電界を利用して陽極電圧が負の電荷をゼロに制御して陽極漏れ電流をゼロにし、単一の正弦波の高周波電圧電流が直流電圧を断続する高周波半導体素子を創出する。消費電力は電流制限したゲート漏れ電流と陽極漏れ電流を消費する待機又は制御電力である。
結果、単一の正弦波電圧電流を充放電する制御電力が、コンデンサー容量を小さく減らしてＣＲ時定数を短縮し電力変換効率を高め電力供給制御する高周波半導体素子と制御法を成立し、従来見落とされた直流電圧遮断時の突入電流で生じる高調波の発生を起因とする破壊等の問題を解消し、エコ社会を形成するうえで必要不可欠である高周波半導体素子と高周波半導体制御法を創出する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】  発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１は、高周波半導体素子又は高周波半導体制御回路の基本ブロック図である。
図１は、トランジスタにサイリスタを直結し電気的に直列接続するために、トランジスタ２のエミッタにサイリスタ３の陽極Ａを縦続接続し、自己バイアス抵抗Ｒ１をコレクタＣとベースＢ間に接続しトランジスタ４縦続接続ＵＪＴゲート回路１をベースＢとゲートＧ間に側路接続し、コレクタＣと陰極ｋを夫々導出して図示の様に素子を構成する。この素子に直流電圧を供給すると、素子の接続容量を利用して直流電圧をオフしたサイリスタが遮断し素子が直流電圧と有機的に結合する。上記ゲート回路１はトランジスタ４のエミッタにＵＪＴの端子Ｂ２を縦続接続し、コレクタとベースＢ３間に自己バイアス抵抗Ｒ２を接続し、ベースＢ３とＵＪＴのエミッタＥ間に転流コンデンサーＣ接続充電抵抗Ｒを接続しベースＢ３・エミッタＥ間に側路接続して素子を構成する。
かかる構成時、直流電源Ｅを負荷ＲＬに投入し負荷の慣性運動を介した直流電圧ａ−−ａを素子が遮断すると、トランジスタにスイッチ素子であるＵＪＴとサイリスタを夫々縦続接続した素子の接続容量が、直流電圧遮断時の陽極電流上昇率（ｄｉ／ｄｔ）と陽極電圧上昇率（ｄｖ／ｄｔ）からなる遮断エネルギーを利用して電子をコレクタから陰極に突入し突入電流を流してバイアス抵抗をオンする。
素子が直流電圧を単一の正弦波である高周波電圧電流に変換し、コンデンサー電圧電流を通電通流して高周波接続量回路を形成し、ＳＷ７がスイッチしてトランジスタの電流制御機能とサイリスタの電圧制御機能を兼ね備えて得て、直流電力を供給制御する高周波半導体素子を創出する。尚、図示のＣＲ回路に並列接続したＳＷ７は所定値の接続容量で起動するスイッチである。
【実施例１】
【０００７】  以下、図１のブロック図に基づき直流電圧遮断時の電源を再投入した時の基本動作を説明する。
直流電圧ａ−−ａの正電圧ａをコレクタＣに負電圧−ａを陰極ｋに投入すると、電圧を通電し電流を断つトランジスタ２に電圧を断ち電流を断てないサイリスタ３を縦続接続して抵抗Ｒ１と回路１を接続し、ベース漏れ電流を選別し回路損失を無視しうる素子を構成して直流電圧を遮断する。
遮断エネルギーが陽極電圧上昇率ｄｖ／ｄｔを利用してベース電極接合面からゲート電極接合面の接続容量を通して電子を電圧ａから電圧−ａに突入すると、陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔを利用して突入電流が陰極ｋからゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を作り、電荷γを残留し電流の散乱を防ぎ回路損失を無視しうる電流経路（以後、単に電流経路という）を形成する。陰極から電流経路に電流制限したゲート漏れ電流−ｘを流してコンデンサーに負の電荷を充電すると、電流経路からサイリスタが陽極漏れ電流を流し電流を断つトランジスタがコレクタ漏れ電流を断ち、電界形成を邪魔する残留電荷を一掃し掃出して損失を無視しうるベース漏れ電流を流してバイアス抵抗Ｒ１をオンする。
抵抗Ｒ１が充電電圧ｘをトランジスタに供給して電圧ｘと同電位の電圧を通電し、サイリスタがゲート回路を利用して遮断して陽極電圧を形成し電界を維持してゲート漏れ電流を流し、漏れ電流が負の電荷を充電電圧ｘが正の電荷を、夫々コンデンサーに充電して充電電圧ｘを形成する。
【実施例２】
【０００８】  図２は、高周波充放電電圧・電流のワンパルスの立ち上がり充電ブロック図である。
抵抗Ｒ１から充電電圧ｘが素子に供給されてトランジスタが通電しサイリスタが回路１を利用して遮断し、陽極Ａに電圧ｘと同電位の電界の強さを有する陽極電圧を供給して陽極・陰極間に電界を形成する一方、回路１のコンデンサーがワンパルスの電圧をＵＪＴのエミッタＥに通電し、ＵＪＴが制御電極漏れ電流をゲートに流しバイアス電圧を供給して陽極・ゲート間に電界を形成し、陽極・ゲート間と陽極・陰極間に夫々電界を形成し維持して直流電圧と有機的に結合する。
陽極・ゲート間のバイアス電圧がサイリスタトリガモードを利用してゲート漏れ電流−ｘを陰極から電流経路に流し、ＵＪＴが電流制限し途切れないで制御電極漏れ電流を負の電荷としてコンデンサーに充電する一方、陽極・陰極間の電界を利用して電圧ｘによる正の電荷とゲート漏れ電流−ｘによる負の電荷が電流経路で等しくなる様に結合して陽極電圧を電流経路に放電する。放電に応じて電流経路からサイリスタとトランジスタが制御電極漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオン状態にして充電電圧ｘを素子に供給すると、トランジスタが通電してサイリスタが遮断し陽極電圧を形成してゲート漏れ電流を流す一方、電圧ｘが正帰還作用を利用して陰極への放電を断ち負の電荷と対称とする正の電荷をコンデンサーに充電し、バイアス電圧を消滅して充電電圧ｘと充電電荷βを形成する。
【実施例３】
【０００９】  前段０００８におけるワンパルスの立ち上がり充電ブロック図の充電動作を詳細に説明する。
充電電圧ｘが高くなりＵＪＴが負性抵抗を示しターンオンして回路１をオンし、電荷βがＵＪＴ導通抵抗を通してベース電流を流しベース電圧を通電してトランジスタ４を駆動し、回路１の出力電圧が端子Ｂ・Ｇ間にバイアス電圧を供給し、陽極電圧を維持するサイリスタが電界ｂ−−ｂを形成する。直ちにサイリスタ電圧吸引パワーがトランジスタ４と回路１をオフしてＵＪＴのＢ２電圧を断ち、供給電圧源からの干渉を断ち電流制限したゲート漏れ電流を流して素子が充電駆動する。
電界ｂ−−ｂがバイアス電圧を供給しサイリスタトリガモードを利用して電圧ｂと電流−ｂが電流経路で結合すると、陰極からゲート漏れ電流−ｘを流しＵＪＴが電流制限し途切れないで制御電極漏れ電流を流して立ち上がりの負の電荷を充電する一方、負の電荷と正の電荷が等しくなる様に抵抗Ｒ１をオン状態にし、陽極電圧を形成し維持して立ち上がり電圧ｘをコンデンサーに夫々充電する。
コンデンサーは負の電荷に対称とする正の電荷を充電して立ち上がり電圧ｘとゲート漏れ電流−ｘを充電し、夫々が供給する正の電荷と負の電荷の量を対称として等しくする様に尖頭値まで充電し、充電電圧ｘと充電電荷βを形成して電界を消滅する。電圧ｘが飽和して電界ｂ−−ｂを消滅しゲート漏れ電流−ｘをゼロにして抵抗Ｒ１をオフした結果、ひずみ波の無い滑らかな単一の正弦波である立ち上がり充電電圧ｘと充電電荷βを形成し、充電を完了してコンデンサーが放電転流する。
【実施例４】
【００１０】  図３は、高周波充放電電圧電流のワンパルスの立下り放電ブロック図である。
充電電圧ｘと充電電荷βを形成し電界ｂ−−ｂを消滅してコンデンサーが充電を完了し、電流−ｘが消滅して抵抗Ｒ１をオフし飽和接続容量回路を形成してコンデンサーが放電転流する。電圧ｘが飽和して飽和電圧ｘになり、電荷βと飽和電圧ｘが電界ｃ−−ｃを形成してバイアス電圧を供給する。
図３の電界ｃ−−ｃが充電電荷βと飽和電圧を利用してバイアス電圧を供給し、この電圧が電流経路で結合して正弦波の立ち下がり電圧を形成する。充電電圧βがＵＪＴ制御電極漏れ電流−ｘを流し電流制限したゲート漏れ電流−ｘを途切れることなく負の電荷として放電する一方、飽和電圧ｘが陽極電圧を利用して正の電荷を供給し、サイリスタトリガモードを利用して正・負の電荷が電流経路で結合し、陽極電圧を放電して正弦波の立ち下がり電圧を形成し消滅して直流電圧を遮断する。
この負の電荷と正の電荷が電流経路で結合し陽極電圧を正弦波の立ち下がり電圧として形成し電流経路に放電すると、陽極電圧が充電電荷βや回路の残留電荷γ等の自由電荷と電流経路で結合して消滅させ、ゲート入力をゼロにし陽極漏れ電流をゼロにして突入電流をゼロに制御しサイリスタをオフして直流電圧を遮断し、再度の突入電流を利用して抵抗Ｒ１をオンし、以降、突入電流を利用して素子が充放電し抵抗Ｒ１をオンオフ制御し、それを繰り返して直流電圧を断続する。
コンデンサーは図１，２，３をワンサイクルとして抵抗Ｒ１をオンオフして充放電する。直流電圧をひずみ波の無い滑らかな単一の正弦波であるコンデンサー電圧電流に変換して高速に充放電し、充電電流−ｘと充電電圧ｘと充電電荷βと残留電荷γからなる高周波接続容量回路を形成する。
本案の素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、直流電圧遮断時の突入電流を利用して素子が充放電し、直流電圧を高周波コンデンサー電圧電流に変換する。この放電時の陽極電圧がゲート入力をゼロに制御し陽極漏れ電流をゼロにして突入電流をゼロに制御し、自由電荷と遮断エネルギーを切り離し単一の正弦波である高周波電圧電流を通電通流する。ＣＲ回路を制限して閾値の高周波接続容量回路を構成すると、コンデンサーに正・負の電荷を形成するためのほんのわずかな電流制限したゲート漏れ電流と陽極漏れ電流を消費し、待機又は制御電力として素子を高速に充放電する。
【実施例５】
【００１１】  図２において、立ち上がりの接続容量をＳＷ７がスイッチした時のトリガブロック図である。
ＣＲ時定数に基づき突入電流が素子の接続容量と有機的に結合し、陰極から電流経路にゲート漏れ電流−ｘを流して電流経路に電荷γを残留し、電位の溝を作っては残留電荷βと共に消滅する。
この高周波の繰り返しタイムラグを得て電位の溝にわずかな滞留電荷γを生じ、滞留電荷γが電流の散乱や損失のない電流経路をつくり維持し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流が電流制限したゲート漏れ電流−ｘを途切れないで流して負の電荷をコンデンサーに充電する。素子は滞留電荷γを利用して高周波電圧電流を通電通流し直流電圧を断続して高周波接続容量回路β，γ，ｘ，−ｘを形成する。
図２の充電ブロック図において、ＣＲ回路に並列接続したＳＷ７は立ち上がり接続容量ｘ，−ｘ，β，γ回路を利用してスイッチしてサイリスタをトリガする。接続容量が滞留電荷γを利用して閾値以上の所定値になるとＳＷ７は自動的にスイッチし、接続容量ｘ，−ｘ，β，γを制御電圧電流ｂ，−ｂ，β，γに変換して素子をトリガしてターンオンし、繰り返しスイッチをして直流電圧を断続して駆動する。
前記電圧ｂは滞留電荷γを利用してサイリスタ３をトリガしてターンオンし、電流−ｂは充電電荷βを利用してサイリスタ３を導通状態に維持してベース電流−ｂを端子ＧからＡ、Ｂ経路に流し、端子ＢからＡへベース電圧ｂを通電して高利得のトランジスタ２を駆動する。位相制御を可能とするトリガ動作点の可変出力電圧が直流電圧を電圧変換し、出力電圧の電流を飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が供給しこの出力電圧電流が保持電流を供給制御する。制御電力と保持電流が制御されサイリスタをオフして直流電圧を遮断し再度の突入電流を利用して断続する。
【実施例６】
【００１２】  図２で、素子は制御電圧電流ｘ，−ｘを利用してフィードバック制御機能を開発した。
負荷が変動して直流電圧が変動する場合等、立ち上がり充電電流−ｘと充電電圧ｘを供給する素子の電界が変動して正・負の電荷の供給バランスが崩れそうになると、電流経路で正の電荷と負の電荷が等しくなる様に働きあい電流−ｘの供給制限で電界ｂ−−ｂが変動し、この変動する電界に応じて即応する電流−ｘを流して電流−ｘに対称とする電圧ｘを充電し、単一の正弦波である制御電圧電流を充電し、所定値に設定した接続容量に至るとＳＷ７がスイッチする。ＳＷ７のスイッチによって直流電圧を単一の高調波を抑制する制御制御電圧電流ｂ，−ｂ，β，γに変換し、直流電力を負荷ＲＬに供給しその上で負荷の変動や環境に即応した直流電力を得る。直流電圧を安定度と応答の質を高め高速に追隋するフィードバック制御機能を開発し、単一の正弦波である制御電圧電流を用いてサイリスタ保持電流を供給制御し、トランジスタの電流制御機能とサイリスタの電圧制御機能を備えて直流電力を供給制御し、立下り等の無効電力を無くして変換効率の高い高周波半導体素子を創出する。
【実施例７】
【００１３】  更に、ＣＲ回路を最適値に設定して素子が直流電圧を断続して高周波接続容量回路を形成すると、閾値以上の所定値で起動するＳＷ７が残留しては消滅する電荷γとわずかに滞留し維持する電荷γを使い分け、滞留電荷γの有無に応じてトリガする又はトリガしない動作巾の極めて狭いヒステリシス機能を開発してオンオフ自動制御する。この制御法では立ち上がりの接続容量β，γ，ｘ，−ｘが閾値以上の所定値に達するとトリガする動作点で自動的にＳＷ７がスイッチして素子をオンする。又は、勝手に自己振動しないようにゲート回路のＳＷ７等に工夫してＳＷ７がスイッチしない制御を計り素子をオフして滞留電荷γを掃出すると、ゲート電極接合面の電位の溝をなくし電流経路を消滅して直流電圧を遮断する。再度高周波の充放電を繰り返すタイムラグを得て電流経路に滞留電荷γを生じ、所定値の接続容量になるまでＳＷ７はオフしてチャタリングを防止し、素子の接続容量が充放電するほんのわずかな待機電力を消費して安定したオフ状態を維持する。
【実施例８】
【００１４】  この制御法では、素子を構成するＣＲ回路や各々のバイアス抵抗やＳＷ７等の接続容量に、自動制御できる可変抵抗や抵抗値急変素子等を用い、バイアス電圧の制限やＣＲ充放電時定数や微積分時定数に基づく負荷の環境運動に即した接続容量を作り出して素子が接続容量回路β，γ，ｘ，−ｘを形成する。ＳＷ７はＣＲ回路のコンデンサーＣ接続抵抗Ｒと連帯動作を利用して接続容量の合計電荷が閾値以上の所定値に達すると自動的にスイッチして素子をトリガする。又は、ＳＷ７がスイッチしないで素子をオフすると、滞留電荷γをなくして電流経路を消滅しタイムラグを得てチャタリングをなくする自動制御法として開発した。尚、接続容量が所定値に達しない場合やＳＷ７をオンしない場合等、コンデンサーと抵抗Ｒ３とＳＷ７による微積分時定数のバランスが保たれた場合、ＳＷ７はＣＲ回路とＳＷ７による微積分時定数のバランスを崩すことによって自動的にスイッチし、接続容量ｘ，−ｘ，β，γを制御電圧電流ｂ−−ｂ，β，γに変換し素子をトリガしてターンオンさせる。
【実施例９】
【００１５】  上述の様に、素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーを利用して突入電流を流しバイアス抵抗Ｒ１をオンして直流電圧から抵抗Ｒ１が充電電圧ｘを供給して素子が充放電する。
トランジスタが損失を無視しうる電圧ｘを通電しサイリスタが遮断して陽極電圧を形成する一方、ゲート回路に供給されコンデンサーがワンパルスの電圧を通電してサイリスタをバイアスする。サイリスタはゲート漏れ電流を流し電流制限するＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してコンデンサーに充電する一方、陽極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオン状態にし充電電圧を高くしてゲート回路をターンオンする。この出力電圧がサイリスタをバイアスし電流制限したゲート漏れ電流を流して負の電荷をコンデンサーに充電する一方、電流経路で陽極電圧と漏れ電流が等しくなるように働きあい、陽極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオン状態にし、コンデンサーに正の電荷を充電して正・負の充電電荷を尖頭値まで充電する。ゲート回路が充電を完了してコンデンサーを放電転流すると、充電電荷βと充電電圧ｘが正・負の電荷を供給して電流経路で結合し、陽極電圧が正弦波である立ち下がり電圧を形成して消滅する。陽極電圧が回路の自由電荷と結合して消滅しゲート入力と陽極漏れ電流をゼロに制御しサイリスタをオフして直流電圧を遮断する。直流電圧をひずみ波のない単一の正弦波である高周波コンデンサー電圧・電流に変換し、直流電圧を直接的に直流電力に変換して自動的に供給制御する高周波半導体素子を創出する。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  本案の制御電極漏れ電流を用いた自動制御法を要約し利用可能性を探求する。
本案は汎用性を持つ基本素子と制御法を表記する。バイアス抵抗とゲート回路を側路接続する素子が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーを利用して直流電圧と素子が有機的に結合する。従来の制御法と比較する。直流電圧を素子の接続容量が遮断すると突入電流がバイアス抵抗をオンし、コンデンサーのワンパルスの通電を利用して陽極電圧を形成するサイリスタをバイアスし、漏れ電流を流しゲート回路をオンして素子が充電する。充電を完了し抵抗Ｒ１をオフして放電転流すると、充電電圧と充電電荷βが電界を形成し、抵抗Ｒ１とベース漏れ電流で拘束した陽極電圧がゲート漏れ電流をゼロにして電界を消滅し、ゲート入力をゼロに制御し陽極漏れ電流をゼロにして突入電流を無くしサイリスタをオフして直流電圧を遮断し、再度突入電流を利用して直流電圧を断続する。
このことから、滞留電荷γを除き回路の自由電荷を消滅し無くして自由電荷と遮断エネルギーを切り離して直流電圧を遮断し、ひずみ波や高調波のない単一の正弦波である高周波電圧・電流が制御電力を供給する高周波スイッチ機能を得て、厳しい環境下における外乱等においても誤動作しない制御を可能とし、コンデンサー容量を減らし高速に充放電して接続容量回路を形成し、自動的に直流電圧を電力変換して直接的に供給制御する究極の高周波半導体素子と制御法が成立する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  高周波半導体素子又は高周波制御回路の基本ブロック図である。
【図２】  高周波充放電電圧電流のワンパルスの立ち上がり充電ブロック図である。
【図３】  高周波充放電電圧電流のワンパルスの立下り放電ブロック図である。
【符号の説明】  １          トランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路
２          主トランジスタ
３          サイリスタ
４          補助トランジスタ
ＵＪＴ      ユニジャクショントランジスタ
ＣＲ        転流コンデンサー接続充放電抵抗及び充放電時定数回路
ＳＷ７      起動スイッチ
Ａ          サイリスタの陽極端子
Ｂ          主トランジスタ２のベース端子
Ｂ２        ＵＪＴのベース２端子
Ｂ３        補助トランジスタ４のベース端子
Ｃ          コレクタ端子
Ｋ          陰極端子
Ｇ          ゲート端子
Ｒ１，Ｒ２  バイアス抵抗
−ｘ        充電又は放電電流
ｘ          充電又は放電電圧
β          充電電荷
γ          残流電荷又は滞留電荷
ａ−−ａ    直流電圧
ｂ−−ｂ    立ち上がりの電界
ｃ−−ｃ    立下りの電界                                            である。