(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化膜を持つ半導体素子を搭載した複数の電子機器と、
複数の前記電子機器にそれぞれ隣接して配置されており、電力供給がされると前記電子機器を個別に加熱する複数のヒータ回路と、
切替え動作により、複数の前記電子機器と複数の前記ヒータ回路に対して電力の供給と停止をするスイッチ回路と、
複数の前記電子機器に搭載した前記半導体素子の特性変化を監視すると共に前記スイッチ回路の切替え動作を制御する監視制御回路とを有し、
前記監視制御回路は、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性であるときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、複数の前記電子機器のうち他の電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から予め設定した基準より変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させ、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から予め設定した基準より変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させるという制御を繰り返し行うことを特徴とする耐放射線型電子装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記電子機器は負荷に電力を供給するパワーコンバータであることを特徴とする耐放射線型電子装置。
【請求項３】
請求項２において、前記パワーコンバータにより充電されると共に前記負荷に電力を供給する充放電回路を備えていることを特徴とする耐放射線型電子装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記監視制御回路は、前記電子機器の出力変化を監視することにより前記半導体素子の特性変化を監視するか、または、前記半導体素子の入出力特性の変化を監視することにより前記半導体素子の特性変化を監視することを特徴とする耐放射線型電子装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項の耐放射線型電子装置を複数ユニット有していることを特徴とする耐放射線型電子ユニット装置。
【請求項６】
酸化膜を持つ半導体素子を搭載した複数の電子機器と、複数の前記電子機器にそれぞれ隣接して配置されており、電力供給がされると前記電子機器を個別に加熱する複数のヒータ回路と、切替え動作により、複数の前記電子機器と複数の前記ヒータ回路に対して電力の供給と停止をするスイッチ回路と、を備える耐放射線型電子装置に適用され、複数の前記電子機器に搭載した前記半導体素子の特性変化を監視すると共に前記スイッチ回路の切替え動作を制御する監視制御方法であって、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性であるときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器に電力を供給させる工程と、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、複数の前記電子機器のうち他の電子機器に電力を供給させる工程と、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から予め設定した基準より変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させる工程と、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させる工程と、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に電力を供給させる工程と、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から予め設定した基準より変化したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させる工程と、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させる工程と、
を有する監視制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐放射線型電子装置及び耐放射線型電子ユニット装置に関するものであり、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子を搭載した電子機器の放射線耐性を向上させるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙用や原子力用の電子機器は、放射線環境下で使用されるため、高い放射線耐性が要求される。電子機器に搭載されている半導体素子の中には、放射線の照射線量が高いほど、特性劣化や動作不良等を起こすものがある。
【０００３】
そのため、スクリーニングをして使用する半導体素子を決定したり、放射線を遮蔽する遮蔽構造を電子機器に取り付けたり、電子機器に搭載した半導体素子を短周期で交換したりしていた。
【０００４】
なお、スクリーニングとは、ある特性の半導体素子によりある機能を持つ電子回路を作製し、更に、別の特性の半導体素子により同一機能の電子回路を作製するというごとく、複数の特性の半導体素子により複数の電子回路を作製しておき、作製した各電子回路に放射線を照射して動作不良等が最も少ない電子回路（半導体素子）を判定することにより、放射線耐性の高い半導体素子を選択する手法である。スクリーニングでは、多数で多種の半導体素子を用いて試行錯誤的に、放射線耐性の高い半導体素子を選ぶため、時間や費用がかさむという問題がある。
【０００５】
宇宙用や原子力用の電子機器においても、半導体素子としてＭＯＳトランジスタが使用されることがある。ＭＯＳトランジスタは、ＭＯＳ構造、すなわち、金属Ｍ（metal）、半導体酸化物Ｏ（oxide）、半導体Ｓ（semiconductor）からなる三層構造を有するトランジスタである。このＭＯＳトランジスタは、ＡＣアダプタ等のパワーコンバータに搭載される半導体素子として使用されている。
【０００６】
しかし、ＭＯＳトランジスタは、放射線耐性の比較的弱い半導体素子である。そのため、ＭＯＳトランジスタは、放射線が照射されると、ＭＯＳトランジスタの内部構造の一つであるゲート酸化膜に、補足電荷の発生や界面準位が形成され、初期特性の閾値電圧Vthが負側にシフトする。
このように閾値電圧Vthが負側にシフトする現象により、ＭＯＳトランジスタを搭載した電子機器は正常に動作できず、誤動作や故障を引き起こす可能性がある。特にＭＯＳトランジスタを搭載したＡＣアダプタ等のパワーコンバータは、ある閾値（数百グレイ（Gy））を越えると異常が生じ誤動作することがある。
【０００７】
図７は、ＭＯＳトランジスタに放射線が照射されることにより、初期特性の閾値電圧Vthが負側にシフトする現象を示す特性図である。図７において横軸はゲート電圧ＶGを、縦軸はドレイン電流ＩDを示している。また右側領域はｎＭＯＳトランジスタの特性を、左側領域はｐＭＯＳトランジスタの特性を示している。実線の曲線は初期（本来）の正しい閾値電圧Vthの特性を表しており、点線の曲線は放射線が照射されたことにより負側にシフトした閾値電圧Vthの特性を表している。
【０００８】
閾値電圧Vthの特性が本来の正しい特性（初期特性：図中の実線の特性）であれば、例えば、ゲート電圧がＶG１，−ＶG１のときにゲート電流Igが流れてＯＮになり、ゲート電圧がＶG２，−ＶG２のときにＯＦＦになる。しかし、放射線照射により閾値電圧Vthの特性が負側にシフトした特性（図中の点線の特性）になると、nMOSトランジスタの場合はゲート電圧がＶG１であってもＶG２であってもＯＮになり、pMOSトランジスタの場合はゲート電圧が−ＶG１であっても−ＶG２であってもＯＦＦになり、本来の正しい動作ができなくなる。
このため、例えば、パワーコンバータに使用する半導体素子としてｐＭＯＳトランジスタを採用した場合において、放射線照射により閾値電圧Vthの特性が負側にシフトし始めると、ＯＦＦ状態になりやすくなり、ＯＮ／ＯＦＦの割合で電力変換するパワーコンバータでは本来の出力が低下するという問題が生じる。
【０００９】
なおＭＯＳトランジスタのみならず、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）、ＳＯＩ（silicon on insulator）を用いたＭＯＳＦＥＴなど、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子は、ＭＯＳトランジスタと同様に、放射線耐性が比較的弱いという課題がある。
【００１０】
一般的に、電子機器の安全性や信頼性を確保するためには、冗長回路が用いられている（特許文献１参照）。ここで図８を参照して、一般的な冗長回路について説明する。
同図において、パワーコンバータ１とパワーコンバータ２は、給電ラインＬ１，Ｌ２から電力を受け、電力変換（例えばＤＣ／ＤＣ変換やＡＣ／ＤＣ変換等）をし、電力変換した電力を負荷３に供給する。なお、パワーコンバータ１の一端（出力端子）１ａと負荷３との間には逆流防止用のダイオードＤ１が介装されており、パワーコンバータ２の一端（出力端子）２ａと負荷３との間には逆流防止用のダイオードＤ２が介装されている。このような冗長回路では、パワーコンバータ１とパワーコンバータ２は、同時に動作して負荷３への電力供給をしている。
【００１１】
そして、片側のパワーコンバータ、例えば、パワーコンバータ１の出力（電圧）が低下したときには、パワーコンバータ２のみで、負荷３への給電をする。逆に、パワーコンバータ２の出力（電圧）が低下したときには、パワーコンバータ１のみで、負荷３への給電をする。
このように、片側のパワーコンバータにより負荷３への給電をするときであっても、逆流防止用のダイオードＤ１，Ｄ２があるため、負荷３に印加する電圧を正常に維持できる。なお、このように、２台のパワーコンバータ１，２による負荷３への給電モードから、片側の１台のパワーコンバータのみによる負荷３への給電モードへの切り替えは、自動的に行われるため、スイッチ回路等は不要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−２３１１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、図８に示すパワーコンバータ１，２にＭＯＳトランジスタが搭載されていて、図８に示す回路構成の電子機器を、放射線環境下で使用される宇宙用や原子力用の電子機器として用いた場合には、次のような課題がある。
【００１４】
パワーコンバータ１，２を運転しているか否かにかかわらず、放射線が照射されることにより２つのパワーコンバータ１，２に異常が生じ得るという課題がある。つまり、放射線環境下で複数（２つ）のパワーコンバータ１，２は近い位置にあるため、ほぼ同じ放射線量に曝される。ほぼ同じ性能のパワーコンバータ１，２は、ほぼ同じ放射線量に曝されると異常が生じるため、近い位置にあるパワーコンバータ１，２は、ほぼ同時に異常が生じ得る。したがって、図８に示す冗長回路は、宇宙用や原子力用の電子機器のように、放射線環境下で使用される電子機器に対しては、安全性や信頼性の確保をすることができない、すなわち冗長回路として意味がないという課題がある。
【００１５】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ＭＯＳトランジスタ等の半導体酸化膜を持つ半導体素子を搭載した電子機器（例えば、パワーコンバータ）に放射線が照射され半導体素子の特性が変化しても、通常仕様の部品を用いて、比較的簡単な機能を追加することにより放射線耐性を向上させた、寿命の長い耐放射線型電子装置及び耐放射線型電子ユニット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する本願の第１発明は、
酸化膜を持つ半導体素子と、
電力供給がされると前記半導体素子を加熱するヒータ回路と、
前記半導体素子と前記ヒータ回路に対して電力の供給と停止を切替えるスイッチ回路と、
前記半導体素子の特性変化を監視すると共に前記スイッチ回路の切替え動作を制御する監視制御回路とを有し、
前記監視制御回路は、前記半導体素子が初期の特性であるときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、前記半導体素子に電力を供給させると共に前記ヒータ回路への電力の供給を停止させ、前記半導体素子の特性が初期の特性から逸脱したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、前記半導体素子への電力の供給を停止させると共に前記ヒータ回路に電力を供給させることを特徴とする。
【００１７】
また本願の第２発明は、
酸化膜を持つ半導体素子を搭載した電子機器と、
電力供給がされると前記電子機器を加熱するヒータ回路と、
切替え動作により、前記電子機器と前記ヒータ回路に対して電力の供給と停止をするスイッチ回路と、
前記半導体素子の特性変化を監視すると共に前記スイッチ回路の切替え動作を制御する監視制御回路とを有し、
前記監視制御回路は、前記半導体素子が初期の特性であるときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、前記電子機器に電力を供給させると共に前記ヒータ回路への電力の供給を停止させ、前記半導体素子が初期の特性から逸脱したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、前記電子機器への電力の供給を停止させると共に前記ヒータ回路に電力を供給させることを特徴とする。
【００１８】
また本願の第３発明は、
酸化膜を持つ半導体素子を搭載した複数の電子機器と、
複数の前記電子機器にそれぞれ隣接して配置されており、電力供給がされると前記電子機器を個別に加熱する複数のヒータ回路と、
切替え動作により、複数の前記電子機器と複数の前記ヒータ回路に対して電力の供給と停止をするスイッチ回路と、
複数の前記電子機器に搭載した前記半導体素子の特性変化を監視すると共に前記スイッチ回路の切替え動作を制御する監視制御回路とを有し、
前記監視制御回路は、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性であるときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から逸脱したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させ、更に、複数の前記電子機器のうち他の電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、特定の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させ、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が初期の特性から逸脱したときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の前記電子機器への電力の供給を停止させると共に他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路に電力を供給させ、更に、複数の前記電子機器のうち特定の電子機器に電力を供給させ、
複数の前記電子機器のうち他の電子機器に搭載した前記半導体素子が逸脱した特性から初期の特性に戻ってきたときには、前記スイッチ回路の切替え動作を制御して、他の電子機器に隣接して配置した前記ヒータ回路への電力の供給を停止させる、
という制御を繰り返し行うことを特徴とする。
【００１９】
また本願の第４発明は、第３発明において、
前記電子機器は負荷に電力を供給するパワーコンバータであることを特徴とする。
【００２０】
また本願の第５発明は、第４発明において、
前記パワーコンバータにより充電されると共に前記負荷に電力を供給する充放電回路を備えていることを特徴とする。
【００２１】
また本願の第６発明は、第２から第５発明のいずれかにおいて、
前記監視制御回路は、前記電子機器の出力変化を監視することにより前記半導体素子の特性変化を監視するか、または、前記半導体素子の入出力特性の変化を監視することにより前記半導体素子の特性変化を監視することを特徴とする。
【００２２】
また本願の第７発明は、第２から第６発明のいずれかの耐放射線型電子装置を複数ユニット有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放射線によりゲート閾値電圧が変化する電界効果型トランジスタなど、半導体酸化膜を持つ半導体素子を搭載する電子機器（パワーコンバータ等）に対して、簡単な機能追加をするだけで耐放射線性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１に係る耐放射線型パワーコンバータ装置を示す回路構成図。
【図２】実施例１の動作状態を示す説明図。
【図３】本発明の実施例２に係る耐放射線型パワーコンバータ装置を示す回路構成図。
【図４】本発明の実施例３に係る耐放射線型パワーコンバータ装置を示す回路構成図。
【図５】本発明の実施例４に係る耐放射線型パワーコンバータ装置を示す回路構成図。
【図６】本発明の実施例５に係る耐放射線型パワーコンバータ装置を示す回路構成図。
【図７】ＭＯＳトランジスタの閾値電圧の特性を示す特性図。
【図８】一般的な冗長回路を示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る耐放射線型電子装置を、実施例に基づき詳細に説明する。
【００２６】
〔実施例１〕
本発明の実施例１に係る耐放射線型電子装置を、図１を参照して説明する。実施例１の耐放射線型電子装置は、電子機器がパワーコンバータ１１０，１２０である耐放射線型パワーコンバータ装置１００である。
この耐放射線型パワーコンバータ装置１００は、パワーコンバータ１１０，１２０や負荷１３０の他に、スイッチ回路１４０と、監視制御回路１５１，１５２と、ヒータ回路１６１，１６２を有している。
【００２７】
パワーコンバータ１１０，１２０には、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子であるＭＯＳトランジスタが搭載されている。一方、負荷１３０やスイッチ回路１４０や監視制御回路１５１，１５２やヒータ回路１６１，１６２は、半導体素子としてＭＯＳトランジスタやＳＯＩ等を使用せず、放射線耐性の高い半導体素子（例えばバイポーラトランジスタ等）により構成されている。
【００２８】
スイッチ回路１４０は、スイッチ切替部１４１，１４２の他に電源回路（図示省略）を有している。このスイッチ回路１４０では、給電ラインＬ１，Ｌ２から電力を受け、電源回路により予め設定した電圧・電流に変換している。さらに、スイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４１，１４２は、監視制御回路１５１，１５２の制御に基づき、スイッチング（切替え）動作（詳細は後述）することにより、パワーコンバータ１１０，１２０に電力を供給したり電力供給を停止したり、ヒータ回路１６１，１６２に電力を供給したり電力供給を停止したりしている。
【００２９】
パワーコンバータ１１０，１２０は、詳細は後述するが、監視制御回路１５１，１５２により、動作状態が制御されると共にトランジスタ特性変化が監視される。パワーコンバータ１１０，１２０が動作状態になっているときには、パワーコンバータ１１０，１２０は、スイッチ回路１４０から受けた電力を、電力変換（例えばＤＣ／ＤＣ変換やＡＣ／ＤＣ変換等）をし、電力変換した電力を負荷１３０に供給する。パワーコンバータ１１０の一端（出力端子）１１０ａと負荷１３０との間には逆流防止用のダイオードＤ１１が介装されており、パワーコンバータ１２０の一端（出力端子）１２０ａと負荷１３０との間には逆流防止用のダイオードＤ１２が介装されている。
なおパワーコンバータ１１０，１２０は、いずれか一方のみで、負荷１３０が必要とする電力（パワー）を供給することができる出力容量を有している。
【００３０】
ヒータ回路１６１は、スイッチ切替部１４１に接続されると共に、パワーコンバータ１１０に隣接して配置されている。このヒータ回路１６１は、電力が供給されると電流が流れて発熱し、パワーコンバータ１１０を加熱する。ヒータ回路１６２は、スイッチ切替部１４２に接続されると共に、パワーコンバータ１２０に隣接して配置されている。このヒータ回路１６２は、電力が供給されると電流が流れて発熱し、パワーコンバータ１２０を加熱する。
【００３１】
監視制御回路１５１，１５２は、図示はしていないが、給電ラインＬ１，Ｌ２から電力を受けている。また、詳細は後述するが、監視制御回路１５１，１５２は、パワーコンバータ１１０，１２０の動作状態を制御すると共に、パワーコンバータ１１０，１２０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性変化を監視し、更に、スイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４１，１４２のスイッチング動作を制御する。
【００３２】
ここで、監視制御回路１５１による、ＭＯＳトランジスタの特性異常の監視手法の詳細を説明する。
監視制御回路１５１は、パワーコンバータ１１０の特性が変化してきたこと、すなわち、パワーコンバータ１１０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性が、放射線照射により初期特性（本来の特性）から変化してきたことを監視する。監視手法としては、次の２つの手法がある。
・第１の手法では、パワーコンバータ１１０の出力を検出し、検出した出力が予め設定した基準出力以下（又は基準出力以上）になったら、放射線照射により、パワーコンバータ１１０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性が、初期特性から変化したと判定する。
・第２の手法では、パワーコンバータ１１０に搭載した個々のＭＯＳトランジスタについて、ゲート電圧ＶGとドレイン電流ＩDを検出し、ゲート電圧ＶGとドレイン電流ＩDの関係（即ち、入出力特性）が初期特性からずれたときに、放射線照射により、パワーコンバータ１１０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性が、初期特性から変化したと判定する。
監視手法としては、第１の手法であっても第２の手法であってもよいが、以下の説明では第１の手法を採用した例を説明する。
【００３３】
監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力が低下してきたこと、すなわち、パワーコンバータ１２０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性が、放射線照射により初期特性から変化してきたことを監視する。監視手法は、監視制御回路１５１の手法（上記の第１の手法または第２の手法）と同じである。なお以下の説明では第１の手法を採用した例を説明する。
【００３４】
監視制御回路１５１と監視制御回路１５２は相互に接続されて監視・制御状態を送受しており、相互に相手側による監視・制御状態を把握している。
【００３５】
次に、放射線環境下に耐放射線型パワーコンバータ装置１００が設置されている状態において、パワーコンバータ１１０，１２０の寿命を伸ばして耐放射線型パワーコンバータ装置１００の放射性耐性を向上させるように、監視制御回路１５１，１５２が協働して、パワーコンバータ１１０，１２０を監視・制御する手順を、図２を参照して説明する。
【００３６】
図２において、第１系統とは、パワーコンバータ１１０、監視制御回路１５１、ヒータ回路１６１を意味する。第２系統とは、パワーコンバータ１２０、監視制御回路１５２、ヒータ回路１６２を意味する。またパワーコンバータ１１０，１２０をＰＣ１，ＰＣ２と、監視制御回路１５１，１５２をＳＣ１，ＳＣ２と、ヒータ回路１６１，１６２をＨ１，Ｈ２とも表記している。
【００３７】
＜ステップ１＞
ステップ１は、第１初期状態であり、パワーコンバータ１１０により負荷１３０に電力を供給している運転状態のステップである。
監視制御回路１５１は、パワーコンバータ１１０の出力を監視しており、このとき、出力は基準出力である。
パワーコンバータ１２０は運転を休止（ＯＦＦ）しており出力はゼロである。
監視制御回路１５２は、休止（ＯＦＦ）しており監視制御動作はしていない。
ヒータ回路１６１，１６２は、休止（ＯＦＦ）しており、加熱動作はしていない。
【００３８】
＜ステップ２＞
ステップ２は、パワーコンバータ１１０の出力低下を検知したときの制御動作のステップである。
パワーコンバータ１１０の出力が低下してきたら、監視制御回路１５１はパワーコンバータ１１０の出力低下を検知する。このようにパワーコンバータ１１０の出力低下を検知したら、監視制御回路１５１は、監視制御回路１５２を起動すると共に、スイッチ切替部１４２のスイッチ状態を制御してスイッチ切替部１４２からパワーコンバータ１２０に通電（ＯＮ）する。
パワーコンバータ１２０は通電され、かつ、監視制御回路１５２により制御されることにより、出力を出し始める（ＯＮ）。
起動した監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力を監視する。
ヒータ回路１６１，１６２は、休止（ＯＦＦ）しており、加熱動作はしていない。
【００３９】
＜ステップ３＞
ステップ３は、切り替え動作のステップである。
パワーコンバータ１１０の出力が予め決めた基準出力以下になったら、監視制御回路１５１は、パワーコンバータ１１０の出力が予め決めた基準出力以下になったことを検知する。このようにパワーコンバータ１１０の出力が予め決めた基準出力以下になったことを検知したら、監視制御回路１５１は、スイッチ切替部１４１のスイッチ動作を制御してスイッチ切替部１４１からパワーコンバータ１１０への通電を休止（ＯＦＦ）してパワーコンバータ１１０を休止（ＯＦＦ）する。
また監視制御回路１５１は、スイッチ切替部１４１のスイッチ状態を制御してスイッチ切替部１４１からヒータ回路１６１に通電（ＯＮ）する。これによりヒータ回路１６１が発熱する。
監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力を監視し、パワーコンバータ１２０の出力が基準出力（ＯＮ）になったら、監視制御回路１５１の監視動作を停止させる。
ヒータ回路１６２は、休止（ＯＦＦ）しており、加熱動作はしていない。
【００４０】
＜ステップ４＞
ステップ４は、パワーコンバータ１２０により負荷１３０に電力を供給し、その一方で、パワーコンバータ１１０は休止し、アニール効果により、パワーコンバータ１１０に搭載しているＭＯＳトランジスタの特性を回復させるステップである。
パワーコンバータ１１０は休止しているため、パワーコンバータ１１０に搭載しているＭＯＳトランジスタは、放射線の悪影響を受け難くなる（休止効果の発揮）。
更に、パワーコンバータ１１０のＭＯＳトランジスタは、ヒータ回路１６１により加熱されることにより、その特性が回復してくる（アニール効果の発揮）。即ち、加熱されると、熱エネルギーにより補足電荷が追放されると共に形成されていた界面準位が解消され、ＭＯＳトランジスタの特性が積極的に回復してくる。
このときパワーコンバータ１２０により、負荷１３０に電力を供給している。
監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力を監視すると共に、スイッチ切替部１４１のスイッチ状態を制御してヒータ回路１６１の温度を制御する。また監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１１０の検査（搭載しているＭＯＳトランジスタの特性検査）を開始する。
ヒータ回路１６２は、休止（ＯＦＦ）しており、加熱動作はしていない。
【００４１】
＜ステップ５＞
ステップ５は、パワーコンバータ１１０が回復するまでパワーコンバータ１１０を定期的に検査するステップである。
パワーコンバータ１２０により、負荷１３０に電力を供給している。このとき、監視制御回路１５１は、監視制御回路１５２からの指令に基づき、スイッチ切替部１４１のスイッチ状態を制御して、パワーコンバータ１１０の出力をしたり、出力を停止する動作を定期的に行い、出力が基準出力を越えたら、検査完了を監視制御回路１５２に伝達する。
監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力を監視すると共に、スイッチ切替部１４１のスイッチ状態を制御してヒータ回路１６１への通電を止めてヒータ回路１６１の加熱を休止（ＯＦＦ）する。また監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１１０の検査を終了する。
【００４２】
＜ステップ６＞
ステップ６は、第２初期状態であり、パワーコンバータ１２０により負荷１３０に電力を供給している運転状態のステップである。
監視制御回路１５２は、パワーコンバータ１２０の出力を監視しており、このとき、出力は基準出力である。
パワーコンバータ１１０は運転を休止（ＯＦＦ）しており出力はゼロである。
監視制御回路１５１は、休止（ＯＦＦ）しており監視動作はしていない。
ヒータ回路１６１，１６２は、休止（ＯＦＦ）しており、加熱動作はしていない。
【００４３】
結局、パワーコンバータ１１０から負荷１３０に電力供給しているときに、その出力が低下してきたら、パワーコンバータ１２０からの出力を開始し、パワーコンバータ１１０の出力が基準出力以下になったら、パワーコンバータ１１０を休止し、パワーコンバータ１２０から負荷１３０に電力供給する。
休止しているパワーコンバータ１１０は、ヒータ回路１６１により加熱される。このため、パワーコンバータ１１０に搭載したＭＯＳトランジスタは、休止効果により放射線の悪影響を受け難くなり、更に加熱によるアニール効果により積極的に特性が回復してくる。
休止しているパワーコンバータ１１０の回復状態を検査し、パワーコンバータ１１０に搭載しているＭＯＳトランジスタの特性が回復したら、ヒータ回路１６１による加熱を停止する。
【００４４】
その後、パワーコンバータ１２０から負荷１３０に電力供給しているときに、その出力が低下してきたら、上述したのと同様に、負荷１３０への電力供給をパワーコンバータ１２０からパワーコンバータ１１０に切り替え、パワーコンバータ１２０を休止させると共に加熱し、パワーコンバータ１２０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性を、休止効果とアニール効果により回復させる。
【００４５】
このように、
・パワーコンバータ１１０を運転しているときには、パワーコンバータ１２０を休止させると共に加熱して、パワーコンバータ１２０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性を、休止効果とアニール効果により回復させるモードと、
・パワーコンバータ１２０を運転しているときには、パワーコンバータ１１０を休止させると共に加熱して、パワーコンバータ１１０に搭載したＭＯＳトランジスタの特性を、休止効果とアニール効果により回復させるモードと、
を交互に繰り返していく。
【００４６】
上記のモード切り替えは、パワーコンバータ１１０，１２０の少なくとも一方の出力が、基準出力を出せなくなるまで、換言すると、パワーコンバータ１１０，１２０の少なくとも一方の特性が回復できなくなるまで、継続する。
このような動作をするため、耐放射線型パワーコンバータ装置１００の寿命が長くなる、即ち耐放射線性が向上する。
【００４７】
なお、耐放射線型パワーコンバータ装置１００を放射線環境下に設置しているが、一度もパワーコンバータ１１０，１２０が運転されていない場合には、実運転前に、ヒータ回路１６１，１６２によりパワーコンバータ１１０，１２０を加熱し、アニール効果によりＭＯＳトランジスタの特性を良好にもどしてから、パワーコンバータ１１０，１２０を交互に運転していく実運転をすることもできる。
このようにすれば、運転はしていないが放射線環境下に設置されたことにより特性が劣化したＭＯＳトランジスタの特性を回復させることができる。
【００４８】
〔実施例２〕
本発明の実施例２に係る耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ａを、図３を参照して説明する。この耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ａは、図１に示す耐放射線型パワーコンバータ装置１００の構成に充放電回路１７０を追加したものである。
【００４９】
この充放電回路１７０は、パワーコンバータ１１０またはパワーコンバータ１２０が、基準出力を出しているときに、パワーコンバータ１１０またはパワーコンバータ１２０により充電される。
【００５０】
一方、充放電回路１７０は、次のタイミングにおいて、放電をして負荷１３０に電力を供給する。
即ち、実施例１のステップ２のように、動作していたパワーコンバータ１１０の出力が低下してきて、パワーコンバータ１２０を起動するタイミングにおいて、監視制御回路１５１，１５２の制御により、充放電回路１７０は放電動作をする。
また、動作していたパワーコンバータ１２０の出力が低下してきて、パワーコンバータ１１０を起動するタイミングにおいて、監視制御回路１５１，１５２の制御により、充放電回路１７０は放電動作をする。
【００５１】
このように、動作していた一方のパワーコンバータの出力が低下してきて、他方のパワーコンバータを起動するタイミングにおいて、充放電回路１７０から放電をすることにより、起動する他方のパワーコンバータの立ち上がりが遅い場合であっても、負荷１３０に対して必要な電力を供給することができる。
【００５２】
なお、充放電回路１７０は、パワーコンバータの立ち上げ時間において負荷１３０に必要な電力を供給することができる程度の電力容量を有している。
また、パワーコンバータ１１０，１２０は、充放電回路１７０を充電する際には出力を上げることができるか、または負荷１３０に給電しつつ充放電回路１７０を充電できるよう出力に余裕を持ったものとしている。
【００５３】
〔実施例３〕
本発明の実施例３にかかる耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂを、図４を参照して説明する。
【００５４】
この耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂは、複数台（Ｎ（３以上の整数）台）のパワーコンバータ１１１，１１２，１１３・・・１１Ｎを備えており、各パワーコンバータ１１１，１１２，１１３・・・１１Ｎに隣接してヒータ回路１６１，１６２，１６３・・・１６Ｎを配置している。
【００５５】
パワーコンバータ１１１及びヒータ回路１６１はスイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４１に接続され、パワーコンバータ１１２及びヒータ回路１６２はスイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４２に接続され、パワーコンバータ１１３及びヒータ回路１６３はスイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４３に接続され、パワーコンバータ１１Ｎ及びヒータ回路１６Ｎはスイッチ回路１４０のスイッチ切替部１４Ｎに接続されている。
【００５６】
本例では１台の監視制御回路１５０により、パワーコンバータ１１１〜１１Ｎの監視制御、スイッチ切替部１４１〜１４Ｎのスイッチング動作、ヒータ１６１〜１６Ｎの温度制御を行っている。
【００５７】
なお図４において、Ｌ１，Ｌ２は給電ライン、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３・・・Ｄ１Ｎは逆流防止用のダイオードである。
【００５８】
実施例３ではＮ台のパワーコンバータ１１１〜１１Ｎがあるため、種々の運転状態を採用することができる。その例をいくつか説明する。
【００５９】
第１の運転状態について説明する。
この例では、先ずパワーコンバータ１１１により負荷１３０に電力供給する。そしてパワーコンバータ１１１の出力が低下してきたらパワーコンバータ１１２を起動してパワーコンバータ１１２により負荷１３０に電力を供給し、パワーコンバータ１１１の運転を休止する。この休止しているパワーコンバータ１１１をヒータ１６１により加熱する。パワーコンバータ１１１のＭＯＳトランジスタの特性が、休止効果及びアニール効果により回復したら、ヒータ１６１による加熱を停止する。
【００６０】
その後、パワーコンバータ１１２の出力が低下してきたらパワーコンバータ１１３を起動してパワーコンバータ１１３により負荷１３０に電力を供給し、パワーコンバータ１１２の運転を休止する。この休止しているパワーコンバータ１１２をヒータ１６２により加熱する。パワーコンバータ１１２のＭＯＳトランジスタの特性が回復したら、ヒータ１６２による加熱を停止する。
【００６１】
以降は同様に、使用するパワーコンバータを順次・サイクリックに使用していき、直前で使用したパワーコンバータについては休止効果とアニール効果により、ＭＯＳトランジスタの特性を回復させていく。
【００６２】
第２の運転状態について説明する。
この例では、先ず２台のパワーコンバータ１１１，１１２により負荷１３０に電力供給する。そしてパワーコンバータ１１１の出力が低下してきたらパワーコンバータ１１３を起動してパワーコンバータ１１２，１１３により負荷１３０に電力を供給し、パワーコンバータ１１１の運転を休止する。この休止しているパワーコンバータ１１１をヒータ１６１により加熱する。パワーコンバータ１１１のＭＯＳトランジスタの特性が、休止効果及びアニール効果により回復したら、ヒータ１６１による加熱を停止する。
【００６３】
その後、パワーコンバータ１１２の出力が低下してきたらパワーコンバータ１１４（図４中には示していない）を起動してパワーコンバータ１１３，１１４により負荷１３０に電力を供給し、パワーコンバータ１１２の運転を休止する。この休止しているパワーコンバータ１１２をヒータ１６２により加熱する。パワーコンバータ１１２のＭＯＳトランジスタの特性が回復したら、ヒータ１６２による加熱を停止する。
【００６４】
以降は同様に、使用するパワーコンバータを２台とし、そのうちの１台を休止させて新たな１台を起動するという動作状態を順次・サイクリックに行っていき、起動状態から休止状態にしたパワーコンバータについては休止効果とアニール効果により、ＭＯＳトランジスタの特性を回復させている。
【００６５】
実施例１においては、ステップ２のようにパワーコンバータを切り替えるときに出力が低下するおそれがある場合や、また、ステップ５において次に起動するパワーコンバータの検査が合格するまでの時間がかかる場合があるが、実施例３の第２の運転状態を採用することにより、コンバータの切り替え等をしても、負荷１３０に対して適切な電力を供給することができる。
【００６６】
なお実施例２（図３参照）に示す充放電回路１７０を、図４に示す実施例３の回路に追加することもできる。
【００６７】
〔実施例４〕
本発明の実施例４にかかる耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｃを、図５を参照して説明する。
この耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｃは、実施例１（図１参照）に示す耐放射線型パワーコンバータ装置１００と同構成の複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００−１，１００−２・・・１００−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を並列化したものである。
【００６８】
本例では、複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００−１，１００−２・・・１００−Ｎが同時に動作して、負荷１３０に電力を供給する。
【００６９】
放射線環境下において、場所による線量分布があると予想できるが、その大小が不明な場合には、複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００−１，１００−２・・・１００−Ｎの設置場所を分散させることで、複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００−１，１００−２・・・１００−Ｎのうち線量の高い場所に設置したものが機能しなくなっても、線量が低い場所に設置したものは運転を継続することができるため、耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｃを全体として見たときには、その寿命を伸ばすことができる。
【００７０】
また複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００−１，１００−２・・・１００−Ｎのうち、ある耐放射線型パワーコンバータ装置の出力が低下しても（例えば図２に示すステップ５において、パワーコンバータの検査が合格するまでの時間がかかり、出力低下する場合などでも）、他の耐放射線型パワーコンバータ装置が動作しているため、負荷１３０に対する出力が不十分になって動作不良となる事態を回避することができる。
【００７１】
〔実施例５〕
本発明の実施例５にかかる耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｄを、図６を参照して説明する。
この耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｄは、実施例３（図４参照）に示す耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂと同構成の複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１，１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎ（Ｎは２以上の整数）を並列化したものである。
更に本実施例では全ユニット監視制御回路２００を備えている。なお、実施例２（図３参照）と同様に、充放電回路を備えるようにしてもよい。
【００７２】
本実施例では、複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１，１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎは、実施例３（図４参照）に示す耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂと同じであるため、実施例３と同様な効果を奏することができる。
即ち、各耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１，１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎにおいて、２系統以上のパワーコンバータ装置を動作させて切り替えのタイミングをずらすことにより、実施例２と同様に実施例１の動作ステップ２での切り替え時間での出力低下を避けることができる。
また、実施例１の動作ステップ５において、パワーコンバータの検査が合格となるまでの時間がかかる場合に、負荷に対する出力が不十分となって動作不良となることを避けることができる。
【００７３】
複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１，１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎの設置場所を分散させることで、複数台の耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１，１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎのうち線量の高い場所に設置したものが機能しなくなっても、線量が低い場所に設置したものは運転を継続することができるため、耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｄを全体として見たときには、その寿命を伸ばすことができる。
【００７４】
全ユニット監視制御回路２００は、複数の耐放射線型パワーコンバータ装置１００Ｂ−１、１００Ｂ−２・・・１００Ｂ−Ｎのうち、１台または特定の複数台（例えば２台）を動作させ、他のものは停止させて停止効果やアニール効果により、ＭＯＳトランジスタの特性を回復させる制御動作をしている。このため、耐放射線型パワーコンバータユニット装置１００Ｄの全体の耐放射線性を向上させることができる。
【００７５】
〔実施例６〕
電子機器がパワーコンバータ以外の例を、実施例６として説明する。
ＭＯＳトランジスタのような半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子が搭載された電子機器（パワーコンバータに限らない）において、放射線耐性を向上する耐放射線型電子装置を説明する。
【００７６】
この耐放射線型電子装置では、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子が搭載された電子機器と、この電子機器に隣接して配置したヒータ回路と、電子機器に搭載した半導体素子の特性を監視すると共に電子機器の動作を制御する監視制御回路と、スイッチ回路により構成する。
監視制御回路により、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子の特性が低下したことを検出したら、監視制御回路は、電子機器の動作を停止すると共に、ヒータ回路により電子機器を加熱する。このようにすることにより、半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子の特性が、休止効果とアニール効果により回復する。その後、半導体素子の特性が回復したら、監視制御回路はヒータ回路による電子機器の加熱を停止する。
【００７７】
更に、上記実施例６において、電子機器の代わりに、導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ単体の半導体素子を備えた耐放射線型電子装置とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
前述した各実施例では、主にＭＯＳトランジスタが搭載されたパワーコンバータを持つ電子装置を例として挙げたが、ＭＯＳトランジスタ以外の半導体酸化膜（ゲート酸化膜）を持つ半導体素子が搭載された電子機器を持つ電子装置にも、本発明を利用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００，１００−１，１００−２，１００−Ｎ，１００Ａ，１００Ｂ、１００Ｂ−１、１００Ｂ−２、１００Ｂ−Ｎ、  耐放射線型パワーコンバータ装置（耐放射線型電子装置）
１００Ｃ，１００Ｄ  耐放射線型パワーコンバータユニット装置（耐放射線型電子ユニット装置）
１１０，１１１，１１２，１１３，１１Ｎ，１２０  パワーコンバータ
１３０  負荷
１４０  スイッチ回路
１４１，１４２，１４３，１４Ｎ  スイッチ切替部
１５０，１５１，１５２  監視制御回路
１６１，１６２，１６３，１６Ｎ  ヒータ回路
１７０  充放電回路
Ｌ１，Ｌ２  給電ライン
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１Ｎ  ダイオード
【図１】
0006698431.tif 000002
【図２】
0006698431.tif 000003
【図３】
0006698431.tif 000004
【図４】
0006698431.tif 000005
【図５】
0006698431.tif 000006
【図６】
0006698431.tif 000007
【図７】
0006698431.tif 000008
【図８】
0006698431.tif 000009