【手続補正書】
【提出日】平成21年12月23日(2009.12.23)
【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直流電圧を遮断したことから、バイアス抵抗とゲート回路とベース漏れ電流を利用してサイリスタ高抵抗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、直流電圧を素子の接続容量が遮断すると、バイアス抵抗とゲート回路を利用してトランジスタがベース漏れ電流を流してサイリスタ高抵抗が電界を形成し、陽極とゲート極と陰極から電極漏れ電流を流してバイアス抵抗をオンしたことから、素子の接続容量が直流電圧を自動的に制御電圧・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バイアス抵抗をオンして充電電圧を素子に供給し、サイリスタ高抵抗が電界を形成したことから、素子の接続容量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、陰極から陰極漏れ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、この電流経路からゲート漏れ電流を流す一方、電流経路の電位の溝から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バイアス抵抗をオン状態に電流制御したことから、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、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、バイアス抵抗をオンして充電電圧を素子に供給すると、トランジスタがベース漏れ電流を流して通電しサイリスタがゲート回路を利用して遮断し、サイリスタ高抵抗が陽極電圧を形成して電界を維持し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、突入電流を利用してバイアス抵抗をオンして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てサイリスタ高抵抗が陽極電圧を形成し、陽極・陰極間に電界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陽極・ゲート極間に電界を形成すると、陽極・陰極間と陽極・ゲート間の電界が相乗して働きあいサイリスタ高抵抗が電極極漏れ電流を流したことから、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して充電電圧ｘを供給すると、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空間電荷を一掃し損失の無いベース漏れ電流を陽極からベース極に流し、充電電圧ｘと同電位の電圧を陽極に通電しサイリスタ高抵抗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電極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素子に充電電圧を供給すると、サイリスタ高抵抗が陰極から電流経路に陰極漏れ電流を流し、電流経路からゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流が電流制限してコンデンサーに充電する一方、電流経路から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バイアス抵抗をオン状態に電流制御したことから、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、サイリスタ高抵抗を利用して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をオンすると、ゲート回路の出力電圧がサイリスタ高抵抗に電界を形成して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ように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電流制御し充電電圧を通電して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高抵抗に電界を形成し、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充電電圧を断ち、立ち上がり電圧として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高抵抗に電界を形成すると、ゲート漏れ電流を流しＵＪＴが電流制限して途切れないように制御電極漏れ電流を正弦波電流としてコンデンサーに充電する一方、漏れ電流がバイアス抵抗を電流制御し電流に応じる電圧を正弦波電圧としてコンデンサーに充電したことから、同相同量の正弦波電圧・電流を通電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、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漏れ電流が陽極電圧を電流制御して電界と共に消滅して陰極漏れ電流をゼロにしたことから、同相にして同量の正弦波高周波電圧・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、放電時の充電電荷がゲート漏れ電流を流して陽極電圧を電流制御し、電界と共に消滅して陰極漏れ電流と陽極電圧をゼロにしサイリスタ高抵抗の自由電荷を無く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、素子の接続容量が直流電圧を電流制御し正弦波高周波電圧・電流に変換して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、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ＳＷ７が自動的にスイッチして正弦波の高周波制御電圧電流に変換し、この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、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、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する。コレクタ極とベース極間にバイアス抵抗Ｒ１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１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基本素子を構成する。電圧遮断時の突入電流を利用してサイリスタ高抵抗が電極漏れ電流を流し電界を形成して直流電圧を高周波電圧に変換したことから、直流電圧を直接的に直流電力として供給制御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干渉しあい髭パルスの雑音を発生する等、同相同量の制御電圧電流が得られず無駄な電力を消費し電力変換効率を悪くした。
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断つ回路等を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電圧を夫々必要とした。が、信号等の電圧制御を用いて素子が直流電圧を遮断し遮断エネルギーが陽極から陰極に電子を突入すると、突入電流が陰極から制御電極接合面の接続容量を通して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の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を生じていた。
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、直流電圧遮断時陰極から突入電流が流れ上記問題を生じ、更に立ち下がり電圧の無効電力で発熱する問題を生じた。
これらの問題に対し、素子の接続容量が漏れ電流を電流制御し直流電圧を高周波電圧に変換して電力供給するスイッチ機能と理論が得られずあいまい理論となる。が、従来の電圧制御を用いて電流の出口を個別に制御する方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し、素子の接続容量は電気的にゲート回路で遮断している。本案は、サイリスタ高抵抗を利用して素子自らの接続容量が漏れ電流を流し電流制御して直流電圧を高周波電圧に変換したことから、直流電力を直接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号公報に記載し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、コンデンサー容量を大きく電界を強くして充放電する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、直流電圧遮断時の素子の接続容量がサイリスタ高抵抗を利用して電界を形成し、電流の入り口を一括して電流制御し抵抗Ｒ１をオンオフ制御したことから、直流電圧を高調波のない高周波電圧に変換して自動的に直流電力を供給制御する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、コレクタ極とベース極間にバイアス抵抗Ｒ１を、ベース極とゲート極間にトランジスタ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。本案は、ベース漏れ電流を利用してサイリスタ高抵抗が電界を形成し電極漏れ電流を流すと、電界が陽極とゲート極の漏れ電流を等しくその和が陰極漏れ電流を流すように素子の接続容量を構成したことから、所定の閾値の接続容量に至るとトリガするサイリスタ高抵抗を利用してバイアス抵抗を電流制御し、直流電圧を高周波電圧に変換して充放電を継続することを手段とした。
素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、突入電流を利用してサイリスタ高抵抗が陰極漏れ電流を流して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から素子に電圧ｘを供給すると、トランジスタが通電してサイリスタ高抵抗が陽極・陰極間に電界を形成する一方、コンデンサーがワンパルスの電圧を通電して陽極・ゲート極間に電界を形成し、双方の電界が働きあいサイリスタ高抵抗が電極漏れ電流を流して抵抗Ｒ１を電流制御する。
陽極・ゲート間の電界と陽極・陰極間の電界を利用してサイリスタ高抵抗が電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、回路１をターンオンしこの出力電圧がサイリスタ高抵抗を利用して電界を形成し、ゲート漏れ電流と充電電圧をコンデンサーに充電して充電を完了し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーを放電転流する。抵抗Ｒ１をオフした放電時の電界が電極漏れ電流をゼロに電流制御して電圧を遮断した結果、直流電圧を高周波電圧電流に変換して高周波接続容量回路を形成し、ＳＷ７がスイッチし接続容量を高周波制御電圧電流に変換して通電し、直流電圧を自動的に直流電力として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、サイリスタ高抵抗が突入電流を利用し漏れ電流を流して電界を形成し、電界が漏れ電流制御しバイアス抵抗Ｒ１をオンオフして高周波電圧を作り出す。放電時の電界が電流の入り口を一括する陰極漏れ電流をゼロにして直流電圧を遮断し、再度の突入電流を利用して直流電圧を高周波電圧に変換する。結果、従来の電圧制御で生じる欠陥を解消し直流電圧を電流制御する高周波半導体素子を得る。
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、サイリスタ高抵抗が流す電極漏れ電流を素子の接続容量が電流制御し、抵抗Ｒ１をオンオフして直流電圧を断続する。本案のサイリスタ高抵抗が電界を形成して直流電圧を漏れ電流制御し高周波電圧に変換して制御電力を供給する電流制御法は、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変換効率を高め制御法自体に絶大な信頼性を増す。
２，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コンデンサーのワンパルスの電圧を通電して充放電すると、放電時の電界が陰極漏れ電流をゼロに電流制御して直流電圧を遮断し、正弦波高周波電圧を通電し充放電して直流電圧を断続する高周波半導体素子を創出する。消費電力は陽極電圧を放電するわずかな漏れ電流を待機又は制御電力として消費する。
結果、電流制御を用いて正弦波高周波電圧・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、高調波電圧を無くし電力変換効率を高める高周波半導体素子を成立させ、従来見落とされた電圧制御を用いて電流の出口を個別に制御する欠点を無くする。
【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、ＮＰＮ型トランジスタ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を夫々導出して高周波半導体素子を構成し、直流電圧遮断時のサイリスタ高抵抗が素子の接続容量を利用して漏れ電流を流し、電界を形成して直流電圧と有機的に結合する。
素子を構成するゲート回路はトランジスタ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を側路接続してコンデンサーを用いたゲート回路１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、電圧遮断エネルギーを利用してサイリスタとトランジスタの各電極が電子を抵抗Ｒ１から陰極に突入し、突入電流が電極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオンする。
トランジスタにＵＪＴとサイリスタを夫々縦続接続しサイリスタ高抵抗を利用して素子の接続容量を構成すると、接続容量が漏れ電流を流して電流制御しバイアス抵抗Ｒ１をオンオフして直流電圧を高周波電圧に変換し、高周波接続量回路を形成してＳＷ７がスイッチ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は所定の閾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電源投入時における直流電圧遮断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。電圧を通電し電流を断つトランジスタのエミッタ極に電圧を断ち電流を断てないサイリスタの陽極を縦続接続し、素子の接続容量がサイリスタ高抵抗を利用して直流電圧を断続する。電圧遮断エネルギーが陽極電圧上昇率ｄｖ／ｄｔを利用して電子をベース極とゲート電極接合面の接続容量を通して電圧−ａに突入し、反対に陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔを利用して突入電流が電流の入り口を一括する陰極漏れ電流を流し、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ぐ電流経路を形成する。電流経路から陰極漏れ電流がゲート漏れ電流−ｘを流しＵＪＴ電極漏れ電流をコンデンサーに充電する一方、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Ｒ１をオンする。
抵抗Ｒ１から電圧ｘをベース極とゲート回路に供給すると、トランジスタがコレクタ漏れ電流を断ち空間電荷を一掃し損失の無いベース漏れ電流を陽極からベース極に流し、電圧ｘと同電位の電圧を陽極に通電してサイリスタ高抵抗が遮断し、電圧ｘに応じる陽極電圧を形成して陽極・陰極間と陽極・ゲート間に電界を形成し、夫々の制御電極が陽極，ゲート極，陰極から漏れ電流を流す。
【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から電圧ｘを素子に供給すると、サイリスタ高抵抗が陽極・陰極間に電界を形成する一方、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電極漏れ電流をゲートから流し通電して陽極・ゲート間に電界を形成し、この陽極・ゲート間と陽極・陰極間の電界が相乗して働きあい電極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御する。
陽極・ゲート間と陽極・陰極間の電界がサイリスタトリガモードを利用して陰極漏れ電流−ｘを電流経路の電位の溝に流すと、陽極・ゲート間の電界が電位の溝からゲート漏れ電流を流しＵＪＴ電極漏れ電流−ｘを負の電荷としてコンデンサーに充電する一方、陽極・陰極間の電界が電位の溝から陽極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御する。ベース漏れ電流に応じる電圧ｘを陽極に通電しサイリスタ高抵抗が電界を形成維持し、陰極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、電圧ｘがサイリスタ正帰還作用を利用して陰極への放電を断ち負の電荷と同相同量の正の電荷をコンデンサーに充電し電荷βを形成して電圧ｘを高くする。
【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を駆動する。回路１の出力電圧が端子Ｂ・Ｇ間に電界ｂ−  −ｂを形成すると、この電界を利用してサイリスタ高抵抗が陰極漏れ電流を流してゲートと陽極漏れ電流を流す。電流を断てないＵＪＴ制御電極がゲート漏れ電流を電流制限し陽極漏れ電流を途切れないように電流制御して抵抗Ｒ１をオン状態にし、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、ＵＪＴのＢ２電圧を拘束して電圧供給源や外界からの干渉を断ちコンデンサー容量を利用して巧妙に立ち上がり正弦波電圧を充電する。
サイリスタトリガモードを利用して電界ｂ−  −ｂと陽極陰極間の電界が陰極漏れ電流を電流経路に流し、電流経路からゲート漏れ電流−ｘを流してＵＪＴ電極が電流制御して立ち上がり正弦波電流をコンデンサーに充電する一方、正弦波電流が抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御し、サイリスタ正帰還作用を利用して正弦波電流と同量の正弦波電圧ｘをコンデンサーに充電して電圧ｘを高くする。
コンデンサーは立ち上がり正弦波電流−ｘを充電して同相の立ち上がり正弦波電圧ｘを充電し、正の電荷と負の電荷の量を同量として尖頭値まで充電し、充電電圧ｘが飽和して飽和電圧ｘと充電電荷βを形成して電界を消滅する。電界ｂ−  −ｂを利用して電流−ｘが抵抗Ｒ１を電流制御した結果、漏れ電流が抵抗Ｒ１を電流制御して立ち上がり正弦波電流−ｘと同相同量の立ち上がり正弦波電圧ｘを充電し、電荷βと電荷γを形成して充電を完了し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーを放電転流する。
【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。
電界ｂ−  −ｂが電極漏れ電流をゼロに制御して消滅し、充電電圧を高くし抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーが充電を完了する。飽和電圧ｘと充電電荷βが飽和接続容量回路を形成してコンデンサーを放電転流し、飽和電圧ｘと充電電荷βが電界ｃ−  −ｃを形成して素子の接続容量を放電する。
サイリスタトリガモードを利用して電界ｃ−  −ｃが飽和電圧ｘを正の電荷として充電電荷βを負の電荷として供給する。それを利用して充電電荷βによる負の電荷がＵＪＴ制御電極漏れ電流−ｘを流しゲート漏れ電流を流して立ち下がり正弦波電流−ｘを形成して放電し、電流−ｘが抵抗Ｒ１とベース漏れ電流で拘束した陽極電圧を途切れることなく電流制御して立ち下がり正弦波電圧を放電し、電流経路の電位の溝で負の電荷と正の電荷が結合し電力を消費して陽極電圧と共にゼロにして電界を消滅する。既述ベース漏れ電流を利用してサイリスタ高抵抗が陽極電圧を遮断して電界を形成すると、電界が陽極とゲート極の漏れ電流を等しくその和を陰極漏れ電流として電流制御し、電界の強さに応じてコンデンサー容量を減らし充放電を続行して直流電圧を高周波電圧に変換する。
電界が電極漏れ電流や陽極電圧の電荷をゼロにしサイリスタ高抵抗の自由電荷を無くして直流電圧を遮断し、再度の遮断時の突入電流を利用して電界を形成し漏れ電流が抵抗Ｒ１を電流制御してオンオフ制御し、直流電圧を遮断し充放電して断続し高周波電圧に変換して高速に通電する。
コンデンサーは図１，２，３をワンサイクルとしてサイリスタ高抵抗を利用して漏れ電流を電流制御して抵抗Ｒ１をオンオフし、直流電圧をひずみ波の無い滑らかな同相同量の高周波電圧電流に変換し、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サイリスタ高抵抗を利用して直流電圧を遮断し、直流電圧を高周波コンデンサー電圧電流に変換して放電時の電界が電極漏れ電流と陽極電圧をゼロに電流制御し、自由電荷と遮断エネルギーを切り離し高調波電圧の無い同相同量の正弦波電圧・電流を高速に通電する。
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、漏れ電流を一括する陰極漏れ電流が陽極電圧を電流経路又は陰極に放電するわずかな消費電力が待機電力又は制御電力を供給する。
【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時定数に基づく素子の接続容量がサイリスタ高抵抗を利用して突入電流を流すと、陰極漏れ電流−ｘが電流経路に流れて電荷γを残留し、電荷γが電位の溝を作っては電荷γと共に消滅し、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、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、漏れ電流の入り口を一括する陰極漏れ電流を電流制御して抵抗Ｒ１をオンオフし、コンデンサーを充放電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が立ち上がり接続容量ｘ，−ｘ，β，γ回路を利用する。接続容量が滞留電荷γを利用してサイリスタ高抵抗の閾値以上の接続容量になると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に変換しサイリスタをトリガしてターンオンし、素子が直流電力を供給制御し繰り返しスイッチをして断続する。
前記電圧ｂは滞留電荷γを利用してサイリスタ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。トリガ動作点の可変制御を可能とする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、トランジスタの電流制御機能を得てこの出力電圧電流が保持電流を供給制御する。電界ｂ−  −ｂが保持電流を制御し消滅してサイリスタをオフしサイリスタの電圧制御機能を得て直流電圧を遮断し、再度の突入電流がサイリスタ高抵抗を利用して素子を充放電する。
【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する。
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が負の電荷と等しくなる様に電流制御し電流−ｘの供給制限で電界ｂ−  −ｂが変動し、変動する電界に即応する正弦波電流−ｘを流して同量の正弦波電圧ｘを充電する。単一の同相同量の正弦波制御電圧電流を充電し、所定の閾値以上の接続容量になるとＳＷ７が自動的にスイッチして接続容量を同相同量の正弦波制御電圧電流ｂ，−ｂと電荷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直接的にして自動的に供給制御する。系の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、同相同量の正弦波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、立下り無効電力や雑音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素子が直流電圧を電流制御して高周波接続容量回路を形成すると、閾値以上の接続容量で起動するＳＷ７が残留しては消滅する電荷γとわずかに滞留する電荷γを使い分け、滞留電荷γの有無に応じて自動的に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自動制御する。この制御法では立ち上がり接続容量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、自己振動しないように電流制限し制御した接続容量を作り出し、ＳＷ７がスイッチしない制御を計り素子をオフすると、滞留電荷γを掃出して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。再度の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とサイリスタは安定したオフ状態を維持してチャタリングを防止し、充放電するために陽極電圧を放電するほんのわずかな待機電力を消費する。
【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てサイリスタ高抵抗を利用すると、バイアス抵抗やゲート回路の制限等負荷の環境運動に即した接続容量を作り出して高周波接続容量回路β，γ，ｘ，−ｘを形成する。ＳＷ７はコンデンサーＣ接続抵抗Ｒとの連帯動作を利用して接続容量の合計電荷がサイリスタ高抵抗の閾値以上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、電位の溝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、接続容量が閾値に達しない場合やＳＷ７がオンしない場合等、コンデンサーＣと抵抗Ｒ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に変換してトリガし素子をターンオンさせる。
【実施例９】
【００１５】  上述の様に、素子の接続容量がサイリスタ高抵抗を利用して直流電圧を遮断すると、突入電流を利用して素子を構成する夫々の電極が漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオンして直流電圧から電圧ｘを素子に供給する。トランジスタが損失を無視しうるベース電圧ｘを通電しサイリスタが遮断する一方、コンデンサーがワンパルスの電圧を通電し、陽極陰極間と陽極ゲート間に夫々電界を形成する。
この電界がサイリスタ高抵抗を利用してゲート漏れ電流を流しＵＪＴ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てベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１を利用してゲート回路をターンオンする。この出力電圧が電界を形成してサイリスタ高抵抗が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、電流経路で負の電荷が正の電荷と等しくなるように陽極電圧を陰極に放電し、陽極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１を電流制御してオン状態にし、同相同量の立ち上がり正弦波電圧・電流を尖頭値までコンデンサーに充電する。
コンデンサーが充電を完了し抵抗Ｒ１をオフして放電転流すると、充電電荷βと充電電圧ｘが電界を形成して正負の電荷を供給し、立ち下がり正弦波電流を流し電流経路で陽極電圧と結合して消滅する。この電界がゲート極と陰極とサイリスタ高抵抗の自由電荷をゼロにし陽極電圧をゼロに電流制御して直流電圧を遮断し、直流電圧をひずみ波のない正弦波電流と同相同量の正弦波電圧に変換し、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】  本案のサイリスタ高抵抗を利用して高周波電圧を通電する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を表記し、バイアス抵抗とゲート回路を接続する素子が直流電圧を遮断すると、サイリスタ高抵抗を利用し素子自らが漏れ電流制御して直流電圧と有機的に結合する。
従来の制御法と比較する。素子を構成する接続容量が直流電圧を遮断すると、サイリスタ高抵抗が突入電流を利用してベース漏れ電流を流しバイアス抵抗Ｒ１をオンしてゲート回路をオンする。この出力電圧が電界を形成すると、サイリスタ高抵抗が電極漏れ電流を流し素子自らがバイア抵抗を電流制御してオンオフし、直流電圧を遮断し断続してコンデンサーを充放電する。放電時の負の電荷と拘束した陽極電圧が電界を形成し、負の電荷が陽極電圧を電流制御して素子の接続容量をゼロにし電界を消滅して直流電圧を遮断し、再度の突入電流を利用して素子が充放電駆動する。
このことから、素子の接続容量が漏れ電流制御し直流電圧を高速に充放電して高周波電圧電流を通電し、自由電荷と遮断エネルギーを切り離して高調波を無くして同相同量の正弦波電圧電流が電力供給制御する高周波スイッチ機能を得る。厳しい環境下における外乱や雑音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高周波半導体素子と電流制御法が成立する。
【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。