(57)【要約】      （修正有）【課題】  直流電圧を遮断して突入電流を流し、電流・電圧回路を形成して、高周波接続容量回路を構成し、完全なスイッチ機能を計り電力供給する高周波半導体を提供する。【解決手段】バイアス抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続しトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続したトランジスタ縦続接続サイリスタ素子の接続容量が直流電圧を遮断し、順方向漏れ電流を流して電界を形成すると、突入電流がゲート電極Ｇの接合面に電位の溝をつくりゲート漏れ電流を流し、接続容量回路を構成して接続容量に応じて直流電力を供給する高周波半導体素子を得る。【選択図】図１
2009060070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を用いた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２縦続接続サイリスタがコレクタと陰極を導出して高周波半導体素子を構成する一方、素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーが陰極からコレクタに電子を突き抜け反対に順方向漏れ電流を流して電界を形成し、突入電流を流してゲート電極接合面に電位の溝を作り電荷を滞留して電流経路を形成したことから、接続容量回路を形成しこの接続容量に応じて直流電力を出力する高周波半導体素子。
【請求項２】
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を用いた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素子の接続容量が、直流電圧を遮断し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つくり電荷を残留又は滞留して電流経路を形成したことから、この経路にゲート漏れ電流を流してコンデンサーを高速に充放電駆動し、この充放電電圧が電流経路の電界を高速に操作し接続容量回路を形成して制御電力を供給し、この制御電力に応じて自動的に直流電力を出力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、トランジスタ縦続接続ＵＪＴを用いた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コンデンサー電圧を供給して電界を形成すると、コンデンサーのワンパルスの通電を利用して突入電流をゲート電極接合面に流し、この接合面の接続容量に電位の溝をつくり電荷を滞留し電流経路を形成して維持したことから、コンデンサーを充放電して高周波接続容量回路を形成し接続容量に応じて直流電力を出力する高周波半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願は電力供給用の高周波半導体素子である。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、遮断エネルギーが陰極からコレクタに電子を突き抜け反対に順方向漏れ電流を流して素子の高抵抗が電界を形成して突入電流を流す。素子はこの突入電流の強いエネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し、この溝に電荷γを滞留して電流経路を形成維持して突入電流を流し、この電流をゲート回路が増幅して電圧変換し電圧を出力する。
この電圧が電流経路の電界を操作してゲート漏れ電流を流しコンデンサー電圧を形成すると、この電圧が電流経路に新たな電界をかけコンデンサーに立ち上がり電流を充電して充電電荷を形成したことから、コンデンサーが高速に充放電しこの充放電電圧が電流経路の電界を操作して素子が高周波接続容量回路を形成する。この接続容量回路の制御電力に応じて直流電圧を電圧電流変換し、直流電力として出力する高周波半導体制御法と高周波半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、一般家庭や産業界等幅広い分野において用いられた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等の半導体がある。半導体をオンオフ制御して電力供給するためには、制御電極を設け外部端子を導出し何らかの信号電圧を供給する回路を必要とし、同時に、これらの三端子半導体素子を用いて直流電圧を遮断した場合、遮断エネルギーが陰極からコレクタに電子を突入し、この電子に対称として突入電流がコレクタから各制御電極接合面の接続容量等を通し漏れ電流として陰極に流れる。従来は、この漏れ電流が流れる専用の電流経路が無いために、回路に残る電荷や電源から伝わるノイズ等に対応し回路抵抗が複雑に絡み合い、制御する電流と電圧及び充電と放電が対称にならずサージ電圧・電流等を発生し回路損失となった。
これらの問題に対し、三端子トランジスタに三端子サイリスタを縦続接続し、ベース電極とゲート電極間にＲＣ時定数回路を接続した素子を提案したが、コンデンサー接続容量を減らしてＲＣ時定数を短縮できなく充放電に時間がかかり低周波制御法となる。従来の電力供給用の半導体素子と制御法はこれ以上の信頼性が得られず完全なスイッチ機能が得られなかった。
【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回路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。本案は素子の接続容量を利用して電流・電圧経路を形成してコンデンサーを高速に充放電し、高周波制御電力を供給制御して直流電力を供給した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、制御電力を得るためにコンデンサー容量を大きくした低周波制御法であり、電源ノイズ等で誤作動し完全なスイッチ機能が得られなかった。
本案は、直流電圧を遮断して突入電流を流し、電流・電圧経路を形成して高周波接続容量回路を構成し、完全なスイッチ機能を計り電力供給する高周波半導体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、トランジスタ２縦続接続サイリスタのコレクタとベース間にバイアス抵抗を、ベースとゲート間にトランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路を側路接続して半導体素子を構成する。素子を構成する夫々の接続容量が直流電圧を遮断して順方向漏れ電流を流し電界を形成すると、素子の接続容量が突入電圧の強いエネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、電荷を滞留して電流経路をつくり維持して突入電流を流し、ゲート回路がこの電流を増幅し電圧変換して電圧として出力する。この出力電圧が電流経路の電界を操作してゲート漏れ電流を充電電流として流してコンデンサーに充電し、電流に対称とする電圧を抵抗Ｒ１から受けてコンデンサー充電電圧を形成する。この電圧が新たに電界を操作してゲート漏れ電流を流し、コンデンサーに尖頭値まで充電して充電電荷を形成したことから、コンデンサー容量を小さくしてＣＲ時定数の短縮が可能となり、充電と放電を対称としてコンデンサーが高速に充放電する。この充放電電圧が電界を操作して制御電力を供給し接続容量回路を形成すると、この接続容量に応じる制御電力が直流電圧を自動的に電流・電圧変換し、高速に応答し即応して直流電力を出力する高周波半導体素子が成立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、トランジスタ縦続接続サイリスタ素子が直流電圧を遮断して順方向漏れ電流を流し電界を形成すると、素子の接続容量が突入電圧の強いエネルギーを利用してゲート電極接合面に電流経路をつくる。この経路にゲート漏れ電流を流し素子を高速に充放電したことから、この電圧が電流経路の電界を操作して接続容量回路を形成する。この接続容量に応じて自動的に直流電力を出力する高周波半導体素子を発明し、従来のＭＯＳ半導体のスイッチ機能に加え高速に応答する半導体として下記発明効果を得る。
１，素子の接続容量が直流電圧を遮断した時の突入電流を利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し、電荷を滞留して電流経路を形成し維持して電界を操作する制御法は、従来回路を画期的に簡素省略化したうえで、半導体素子単体で直流電力を供給する自動制御法として開発され、回路の極小化を計り電力変換効率を極めて高める。
２，負荷が変動した場合等、制御電流と電圧の供給バランスが崩れそうになると、供給電圧に応じる制御電圧を通電して電界制御を計り、この電界に高速に応答する高周波制御電圧・電流を流して制御電力を供給したことから、高周波接続容量回路を形成して自動制御を計り負荷の変動に即応するフィードバック制御機能を得た制御法として開発する。
３，本案素子が直流電圧遮断時の突入電流エネルギーを利用してゲート漏れ電流を流すと、電荷γを残留しては電流経路をつくり消滅する繰り返しのタイムラグを得て、ほんのわずかに滞留する電荷γが電流経路を形成して維持する。この経路にゲート漏れ電流を流し充電と放電を対称としてコンデンサーが充放電したことから、充放電電圧が電流経路の電界を操作して接続容量回路を形成し閾値の接続容量がＳＷ７をスイッチする。このことから、チャタリング防止が計れた上に、コンデンサー容量を小さく減らしてＣＲ時定数を短縮し高速化が計れ、省電力の待機叉は制御電力で電力変換効率の高い電力供給する高周波制御法が成立し、エコ社会を形成するうえで必要不可欠となる高周波半導体素子を得る。
【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制御回路の基本ブロック図である。
図１は、主トランジスタ２のエミッタにサイリスタ３の陽極Ａを縦続接続し、コレクタＣとベースＢ間にバイアス抵抗Ｒ１を接続し、ベースＢとゲートＧ間に補助トランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路を側路接続し、コレクタＣと陰極Ｋを夫々導出してトランジスタ２縦続接続サイリスタ高周波半導体素子を構成する。この素子の接続容量は直流電圧遮断時のエネルギーを利用してコンデンサーを高速に充放電し、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とを兼ね備えて直流電圧を制御する高周波半導体素子を構成する。
上記ゲート回路はトランジスタ４のエミッタにＵＪＴ５の端子Ｂ２を縦続接続する。コレクタとベースＢ３間にバイアス抵抗Ｒ２を接続し、ベースＢ３とＵＪＴのエミッタＥ間にＲＣ充放電時定数回路を構成する転流コンデンサー６と充電抵抗Ｒ３を側路して接続する。バイアス抵抗Ｒ１から供給される電圧ｘを利用して充放電しコンデンサー電圧ｘを形成する。尚、図示のコンデンサー６に並列接続したＳＷ７は所定の閾値の接続容量で起動するＳＷである。
上記トランジスタ２と４は直流電圧を遮断すると、スイッチ素子が掃出す電子に応じて内部損失が無視でき得る電子をコレクタに流し、反対にベース漏れ電流を利用してバイアス抵抗から供給される電圧ｘに等しい電圧を陽極に供給する高利得のＮＰＮ型トランジスタである。
図１の基本ブロック図に基づいて、本発明の基本動作を説明する。
直流電圧ａ−‐ａの正電源ａをコレクタＣに負電源‐ａを陰極Ｋに投入し素子の接続容量が遮断する。直流電圧の遮断エネルギーが電子を電圧‐ａから電圧ａに突入すると、反対に順方向漏れ電流‐ｘが素子の高抵抗を利用して抵抗Ｒ１をオンしベース電圧ｘを供給する。ベース電圧はコンデンサー６と抵抗Ｒ３からなるＲＣ時定数回路（負荷に応じてはコイルＬ接続も可能）に供給され、充放電時定数に基づきコンデンサー電圧ｘに変換される。この正の電圧は端子Ｂに供給されベース漏れ電流‐ｘを流してコンデンサー電圧に等しい電圧ｘを陽極Ａに供給して端子Ａ・Ｋ間に電界を形成する。即ち、素子の接続容量が直流電圧を遮断すると自動的に順方向漏れ電流を流しコンデンサー電圧ｘを陽極Ａに供給して端子Ａ・Ｋ間に電界を形成する。
【実施例１】
【０００７】  図２は、高周波半導体素子の立ち上がり充電電流・電圧の充電ブロック図である。
直流電圧ａ−‐ａが投入され素子の接続容量が遮断して立ち上がり電圧・電流を形成する。
かかる構成時、順方向漏れ電流が流れ抵抗Ｒ１がオンしてコンデンサー電圧ｘがベース端子Ｂを介して端子Ａに供給されると、コンデンサーがワンパルスの電圧ｘを通電してＵＪＴのエミッタＥからゲートＧにバイアスする。Ａ・Ｋ間に電界を形成するサイリスタ正帰還作用がこのバイアス電圧に高速に応答して電圧‐ａから突入電流‐ｘを流し、突入電流の強いエネルギーを利用してゲート電極の電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、この溝に電荷γを残留又は滞留して電流経路を形成する。突入電流‐ｘはこの経路のサイリスタ及びＵＪＴの半導体制御極漏れ電流で制限され、突入電子に対称とする回路損失のないゲート漏れ電流‐ｘに変換され、抵抗Ｒ３でワンパルスの通電に応じる電流に制限され充電電流としてコンデンサー‐側に充電し、抵抗Ｒ１からこの電流に対称とする電圧が供給されてコンデンサー電圧を形成する。
コンデンサー電圧が高くなりＵＪＴが負性抵抗を示してターンオンし、ＵＪＴ導通抵抗を利用して経路６−Ｅ−Ｂ２―Ｂ３にベース電流‐ｘを流してベース電圧Ｂ３を通電する。高利得のトランジスタ４がオンして電流‐ｘを増幅し電圧変換して端子Ｂ・Ｇ間に電圧ｂ−‐ｂを出力し、このゲート電極電圧が電流経路の電界を操作してトランジスタ２縦続接続サイリスタを充電起動する。起動すると直ちにサイリスタ電圧開閉パワーがゲート回路をオフする。オフしたゲート回路のＲＣ時定数回路とＵＪＴ制御極漏れ電流を利用してゲート漏れ電流を電流経路に流し、コンデンサーに充電してコンデンサー電圧を形成して立ち上がり制御電流・電圧を形成する。
【実施例２】
【０００８】  前段の充電ブロック図の基本動作を段落０００８で説明をする。
出力電圧ｂ−‐ｂが素子を充電起動して立ち上がり制御電力‐ｘ，ｘβ，γを作り出す。
出力電圧ｂ−‐ｂが端子Ｂ・Ｇ間に印加され、素子の高抵抗はコレクタ漏れ電圧ａ−‐ａと出力電圧ｂ−‐ｂを供給されて電界Ａ−Ｋ、Ａ−Ｇを形成する。オフしたゲート回路を側路し短く接続してトランジスタ２に縦続接続したことから他からの介入を遮断したサイリスタ正帰還作用が、この電界に応じてゲート漏れ電流‐ｘを立ち上がり充電電流として陰極Ｋから電流経路に流しコンデンサーの‐側に充電して充電電荷βを形成する一方、抵抗Ｒ１から電流‐ｘに対称とする電圧の供給を受けコンデンサーの＋側に充電してコンデンサー電圧ｘを形成する。
この電圧ｘがサイリスタトリガモードを利用して電流経路と別の制御する電流と電圧が直接的に交わらない電圧経路ａ−Ｒ１−Ｂ−Ａを形成し、ゲート電極電圧を供給して電流経路の電界を操作する。素子は新たな電界Ａ−Ｋ、Ａ−Ｇを形成しゲート漏れ電流‐ｘを立ち上がり充電電流として電流経路に流してコンデンサーの‐側に充電し、抵抗Ｒ１から電圧の供給を受けてコンデンサー電圧ｘを形成して電流経路の電界を操作する。コンデンサーはこの一連の繰り返しを尖頭値までして電圧ｘと電流‐ｘを対称として充電し、立ち上がり充電電流‐ｘ・電圧ｘと充電電荷βと残留電荷γからなる制御電力‐ｘ，ｘ，β，γを形成して高周波接続容量回路を形成する。
制御電圧ｘが供給電圧ａ−‐ａより高くなり抵抗Ｒ１がオフしコンデンサーが充電を完了して電流‐ｘが停止した結果、抵抗Ｒ１のオフを利用して飽和接続容量回路を形成してコンデンサーが放電転流し、図３の電界ｃ−‐ｃを形成して接続容量ｘ，β，γを立下り放電電流と放電電圧として放流して放電し、ゲート電極接合面の接続容量の電流経路を消滅して電位の溝を無くする。
【実施例３】
【０００９】  図３は、高周波半導体素子の立ち下がり放電電流・電圧の放電ブロック図である。
抵抗Ｒ１のオフを利用してコンデンサーが放電転流し、コンデンサー電圧ｘが電界ｃ−‐ｃを形成し、コンデンサー電圧ｘはサイリスタトリガモードを利用して電荷β，γを立ち下がり放電電流−ｘとして通流する。このコンデンサー電圧ｘは立下り放電電圧ｘとしてゲート電極接合面の電流経路の電界を操作し、電荷β，γを供給制限して立下り電流‐ｘとして流してサイリスタ内部で放電する。この電荷β，γはサイリスタのゲート電極によって制限され立下り電流‐ｘとしてゲートＧから陰極Ｋに流れてサイリスタ内部で消滅し、電荷γ，βをなくして電流経路を消滅し制御する立下りの放電電圧・電流ｘ，‐ｘと電荷β，γをなくして直流電圧を遮断する。
素子はこのわずかな制御電力を消費するだけの待機又は制御電力を消費し、コンデンサーは図１，２，３のサイクルを高周波で繰り返し、制御する電圧と電流及び充電と放電を対称として高速に充放電し、髭パルスのない立ち上がり・立下りの高周波の充放電電圧・電流を流して直流電圧を断続し、高周波の充電電圧が電界を操作して高周波接続容量回路を構成する。
【実施例４】
【００１０】  図４は、高周波半導体素子のＳＷ７投入時のトリガ動作ブロック図である。
立ち上がり・立下りの高周波電流・電圧を通流して通電する素子はゲート電極接合面の接続容量に、生じては消滅する残留電荷γが電位の溝をつくり、電位の溝を生じては電荷γと共に消滅する。この繰り返しによるタイムラグを得て電位の溝にほんのわずかな滞留する電荷γを生じ、この滞留する電荷γが電流経路をつくり維持して高周波接続容量β，γ，ｘ，‐ｘ回路を形成する。尚、接続容量を規制し断続する電流の流れを瞬時遮断すると、滞留する電荷γを掃出し電流経路を消滅して直流電圧を遮断する。再び、充放電電流が電流経路をつくりタイムラグを得て電流経路に滞留し維持する電荷γを形成するまで素子は安定したオフ状態を維持する。
図４のコンデンサーに並列接続したＳＷ７は滞留する電荷γを利用して素子をトリガする。
ＳＷ７はコンデンサーと抵抵Ｒ３と連携して接続容量β，γ，‐ｘ，ｘ回路を形成してサイリスタを励磁する。所定の閾値の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘになるとＳＷ７がスイッチし瞬時オンして接続容量回路を遮断し、制御電圧・電流ｘ，‐，β，γを制御電力ｂ−‐ｂ，β，γとして素子をトリガしてオンする。電圧ｂは電荷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は電荷βを利用してサイリスタを導通状態に維時してベース電流‐ｂを端子ＧからＡ―Ｂ経路へ流し、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を駆動する。このトリガ動作点の電圧が直流電圧の電圧を変換して出力し、飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が出力電圧の電流を供給し、この出力電圧電流が保持電流を供給して直流動を出力する。
【実施例５】
【００１１】  図２と図４で、素子は制御電流‐ｘ・電圧‐ｘを利用してフィードバック制御機能を開発した。ゲート回路の出力電圧ｂ−‐ｂを利用して素子が電界を形成すると、素子は充電起動して立ち上がり充電電流‐ｘを通流し充電電圧ｘを通電して接続容量回路β，γ，ｘ，‐ｘを形成する。負荷が変動して直流電圧が変動する場合等、電流‐ｘと電圧ｘの供給バランスが崩れそうになると電流‐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即応する電流‐ｘを流しこの電流‐ｘに対称とする電圧ｘを通電して所定値の閾値の接続容量がＳＷ７をスイッチする。このＳＷ７のスイッチ電圧・電流に応じて素子は直流電圧を電圧電流変換し、遅相電流を発生しない出力電力を負荷ＲＬに供給し、その上で負荷の変動に即応して追随するスイッチ電圧電流を供給して電力供給する、フィードバック機能を開発して負荷の変動に即応する直流電力を出力する。
【実施例６】
【００１２】  また、素子が直流電圧を遮断して高周波接続容量回路を形成して制御ループを構成すると、所定値の閾値で起動するＳＷ７が残留しては消滅する電荷γとわずかに滞留し持続する電荷γを使い分け、滞留する電荷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。この制御法では接続容量β，γ，ｘ，‐ｘがある一定レベルの閾値に達するとトリガする動作点でＳＷ７がスイッチして素子をオンし、又は、接続容量β，γ，ｘ，‐ｘがあるレベル以下になるとＳＷ７がスイッチしない動作点で素子がオフする。素子がオンすると電流経路に滞留する電荷γを利用して閾値以上の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを供給すれば続いて断続駆動して直流電力を出力する。素子がオフして滞留し持続する電荷γを掃出し電位の溝をなくすれば、電流経路を消滅して接続容量が閾値以下となって直流電圧を遮断して素子がオフし、充放電を繰り返すタイムラグを得て電流経路に滞留し持続する電荷γを得て閾値の接続容量になるまでＳＷ７はオフしたままでオフ状態を維持する。
尚、接続容量が閾値に達しない場合は、コンデンサーと抵抗Ｒ３とＳＷ７による微分積分時定数のバランスが保たれ、ＳＷ７がスイッチするまで素子は安定したオフ状態を維持する。
【実施例７】
【００１３】  この制御法は、素子を構成するコンデンサーや各々の抵抗や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（各種センサーや受光素子）やトランスジュゥサー等を用い、バイアス電圧の制限やＲＣ充放電時定数や微分積分時定数に基づく充放電電圧・電流を素子に供給し負荷の環境運動に応じた接続容量回路β，γ，ｘ，‐ｘを形成する。ＳＷ７はコンデンサー接続抵抗Ｒ３と連携動作を利用して接続容量の合計電荷が所定値の閾値に達した時、自動的に起動スイッチして素子をオンする。又は、閾値に達しないと滞留し持続する電荷γをなくし電位の溝をなくして電流経路を消滅しチャタリングもなく直流電圧を遮断しオフする自動制御法として開発した。尚、ＳＷ７は閾値の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを利用してコンデンサー接続抵抗Ｒ３とＳＷ７による微分積分時定数のバランスを崩すことによって起動スイッチして接続容量を遮断し、電荷β，γとトリガ電圧・電流ｂ−‐ｂを出力して素子をトリガしオンさせる。
【実施例８】
【００１４】  上述の様に、本案素子の接続容量が直流電圧を遮断し、順方向漏れ電流を流してコンデンサー電圧を供給し電界を形成して突入電流を流すと、この電流の遮断エネルギーがゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し、この溝に電荷γを残留しては電流経路を作り電荷の消滅とあわせて溝を無くして電流経路を消滅する。この繰り返しのタイムラグを得て電荷γをほんのわずかに滞留維持して電流経路を形成すると、電流経路は下記記載の高速に応答する機能を生じる。素子は突入電流を流しゲート回路で増幅し電圧を出力してコンデンサーを充放電し、ゲート漏れ電流を流し対称とするコンデンサー電圧を通電し、この電圧が電流経路の電界を操作してコンデンサーの充電と放電を対象として充電電荷βを形成する。この充電電荷βを利用して素子を高速に充放電すると、この充放電電圧が電流経路の電界を操作し素子が高周波接続容量を形成する。等、電流経路を利用して高速に応答する制御電力を供給し、変換効率を極めて高め電圧電流変換した直流電力を出力する制御法と高周波半導体素子が成立する。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本案の順方向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。
本案の順方向漏れ電流を用いた制御法では、スイッチ素子を代表とするサイリスタをトランジスタに縦続接続し、バイアス抵抗とゲート回路を側路接続して素子を構成したことで本案は基本素子又は基本回路として汎用性を持つ。従来の制御法と比較すると、素子の接続容量が直流電圧を遮断して電界を形成し突入電流を流すと、突入電流エネルギーがスイッチ素子のゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し、この溝に電荷γを残留又は滞留して電流経路を形成する。素子の接続容量がこの電流経路に充放電電流を流し対称とする充放電電圧を通電して電界を高速に操作したことから、高周波接続容量回路を構成しこの接続容量に高速に応答して自動的に直流電圧を制御する、基本とする高周波半導体制御法と高周波半導体が成立する。
【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電源投入時の基本とするブロック図である。
【図２】  高周波半導体素子又は高周波制御回路の立ち上がり充電ブロック図である。
【図３】  高周波半導体素子又は高周波制御回路の立下り放電ブロック図である。
【図４】  高周波半導体素子のトリガ動作寺のブロック図である。
【符号の説明】
２          主トランジスタ
３          サイリスタ
４          補助トランジスタ
５          ＵＪＴ
６          転流コンデンサ
７          起動ＳＷ
Ａ          サイリスタの陽極
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
Ｒ３        充電抵抗
‐ｘ        制御電流
ｘ          制御電圧
β          充電電荷
γ          残留する電荷又は滞留する電荷
ａ−‐ａ    直流電圧
ｂ−‐ｂ    立ち上がり電圧
ｃ−‐ｃ    立下り電圧である。
尚、同一符号は同一の働きを表す
【図１】
2009060070.tif 000003
【図２】
2009060070.tif 000004
【図３】
2009060070.tif 000005
【図４】
2009060070.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【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」が有機給合半導体素子を構成して、コレクタ極及び陰極を各導出して基本回路を形成する一方、素子の高抵抗が直流供給電圧を遮断すると、トランジスタにスイッチ素子を縦続接続して生じた素子の接続容量が直流供給電圧と有機的に結合し、ゲート回路のコンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成したことから、この高周波接続容量に応じて直接的に直流供給電圧を電圧・電流変換して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。
【請求項２】
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を用いた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２縦続接続サイリスタがコレクタと陰極を導出して高周波半導体素子を構成する一方、素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーが陽極から陰極に電子を突き抜け反対にトランジスタがベース漏れ電流を流してサイリスタが電界を形成し、突入電流をゲート漏れ電流としてゲート回路に供給したことから、コンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成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、トランジスタ縦続接続ＵＪＴを用いた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素子の接続容量が、直流電圧を遮断し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つくり電荷を残留又は滞留して電流経路を形成し、この経路にゲート漏れ電流を流してコンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成したことから、この高周波接続容量に応じて直接的にして自動的に直流供給電圧を直流電力として変換し電力供給制御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を用いた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、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順方向漏れ電流を流してサイリスタが電界を形成すると、コンデンサーのワンパルスの通電を利用して突入電流がゲート電極接合面に流れて電流経路を形成しゲート漏れ電流を流したことから、コンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成し接続容量に応じて直流電力を出力する高周波半導体素子。
【請求項５】
バイアス抵抗と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、素子の接続容量が直流電圧を遮断してコンデンサー電圧を供給して電界を形成すると、サイリスタがゲート漏れ電流を流してコンデンサーを充放電し、この電圧がゲート電極接合面の電流経路の電界を高速に操作してコンデンサーを充放電したことから、高周波接続容量回路を形成しこの接続容量に応じて自動的に直流電力を供給制御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、素子を構成するトランジスタ縦続接続サイリスタの接続容量が直流電圧を遮断すると、バイアス抵抗とトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路の接続容量を利用してトランジスタがベース漏れ電流を流し、サイリスタ高抵抗が電界を形成してゲート漏れ電流を流しコンデンサーに充電したことから、高周波接続容量回路を形成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４縦続接続ＵＪＴゲート回路を側路接続するトランジスタ２縦続接続サイリスタにおいて、直流電圧を素子の夫々の接続容量が遮断して順方向漏れ電流を流すと、トランジスタ２と４が夫々ベース漏れ電流を、ＵＪＴが制御極漏れ電流を流してサイリスタ高抵抗が電界を形成し、ゲート漏れ電流を流してゲート回路をターンオンし、この回路の出力電圧に応じて高周波接続容量回路を形成したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項８】
バイアス抵抗と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、素子の接続容量が直流電圧を遮断し順方向漏れ電流を流しサイリスタの高抵抗を利用して電界を形成すると、電界に応じてサイリスタ正帰還作用がゲート電極接合面に電荷を残留してゲート漏れ電流を流し、立ち上がり制御電流として尖等値までコンデンサーに充電したことから、コンデンサーが放電転流して充放電したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項９】
バイアス抵抗と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、素子の接続容量が直流電圧を遮断しサイリスタ高抵抗が電界を形成すると、サイリスタ正帰還作用がゲート漏れ電流を立ち上がり制御電流としてコンデンサーに充電し、反対に、サイリスタトリガモードが制御電流に対称とする立ち上がり制御電圧を通電してコンデンサーに充電電荷を形成し、コンデンサーを充放電したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１０】
バイアス抵抗と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て突入電流をゲート漏れ電流として流すと、サイリスタ正帰還作用がゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、この溝にゲート漏れ電流のほんのわずかな電荷を残留又は滞留したことから電流の散乱のない電流経路を形成し、この経路を利用してゲート漏れ電流を高速に流したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１１】
バイアス抵抗と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て突入電流を流し、この電流をゲート回路が電圧変換して素子を充電起動すると、サイリスタ特性である高抵抗と正帰還作用とトリガモードを利用して、制御電流と制御電圧を対称として制御する電流・電圧経路を形成し、充電と放電を対称としてコンデンサーが高速に充放電したことを特徴と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、直流電圧を半導体素子の高抵抗が遮断してベース漏れ電流を流すとゲート回路を利用してサイリスタ高抵抗が電界を形成し、この電界に応じてサイリスタがわずかなゲート漏れ電流を流してコンデンサー電圧を供給したことを特徴と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、直流電圧を素子の接続容量が遮断し夫々の制御極が順方向漏れ電流を通流しサイリスタの高抵抗を利用して電界を形成すると、トランジスタ縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路の接続容量を利用して、サイリスタがゲート漏れ電流をコンデンサーに高速に充電して放電したことから、高周波制御電圧を通電したことを特徴と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、直流電圧を素子の高抵抗が遮断して順方向漏れ電流を流し電界を形成して突入電流を流し電流経路を形成してゲート漏れ電流として流すと、反対に、サイリスタトリガモードがゲート漏れ電流に対称とする制御電圧を通電して電界を操作し、制御電流と直接的に交わらない電圧・電流経路を形成したことを特徴と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、素子の接続容量が直流電圧を遮断してサイリスタが突入電流をゲート漏れ電流として流すと、この電流をゲート回路が増幅して電圧変換し、この出力電圧がトランジスタ縦続接続サイリスタを充電起動したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１６】
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駆動してトランジスタ縦続接続サイリスタを充電起動すると、電界に応じてゲート漏れ電流を電流経路に流しコンデンサーに高速に充電し、反対に、バイアス抵抗がゲート漏れ電流に対称とするコンデンサー電圧を供給してコンデンサー充電電荷を形成したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１７】
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、直流電圧を遮断して素子が充電起動すると、ゲート漏れ電流を電流経路に流してコンデンサーの負側に充電し、コンデンサー電圧が電流経路の電界を操作したことから、コンデンサーが充電電荷を形成したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１８】
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、直流電圧を遮断して素子が充電起動すると、サイリスタ制御電極漏れ電流とＵＪＴ制御電極漏れ電流で電流制限したゲート漏れ電流を充電して充電電荷を形成し、ゲート漏れ電流を利用して充電電荷を放電したことを特徴とした高周波半導体素子。
【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】
【技術分野】
【０００１】  本願は電力供給用の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、ベース極とゲート極間にバイアス抵抗を接続し、ベース極とゲート極間に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して素子を構成し、コレクタ極と陰極を外部端子として導出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と高周波半導体制御法である。
【背景技術】
【０００２】  従来、一般家庭や産業界等幅広い分野において用いられる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等の素子がある。これらの素子を用いて必要とする直流電力を得るためには、素子に制御電極を設けて三端子半導体素子を構成しこの制御電極にオンオフ制御するための信号回路を必要とし、直流電圧を遮断するために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回路を必要とする。この素子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、この電子に対称として順方向漏れ電流が陰極から制御電極接合面の接続容量を通して陽極に流れる。従来、この制御電極漏れ電流によって行き場のない残留電荷が発生し回路抵抗と供給電圧と相互干渉しあう問題が生じ、同時に、制御する電流と電圧及び充電と放電が対称にならず無駄な電力を消費して電力変換効率を極めて悪くしていた。  トランジスタの場合では、直流電圧を遮断する回路とオンオフする為の信号回路を必要としたが、当時Ｓ社製のカラーＴＶの電源回路にベース漏れ電流を封印する半導体素子が開発されたが、直流電圧遮断時のベース漏れ電流が行き場のない残留電荷となり素子を破壊していた。  電流を断つことができないサイリスタの場合、直流電圧遮断時にゲート漏れ電流によって行き場のない残留電荷が発生し、この電荷と電源ノイズや回路抵抗と複雑に絡み合いサージ電圧・電流等を発生して素子を破壊する等、更に、無効電力で発熱するという問題が生じていた。  この見落とされた当時の神話伝説の半導体素子に対し、三端子トランジスタに三端子サイリスタを縦続接続し、バイアス抵抗とＲＣ時定数回路を用いて制御電極漏れ電流を活用する制御として提案したが、ゲートの静電容量を減らしてＲＣ時定数を短縮しコンデンサーを高速に充放電することができず、高周波スイッチ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及び半導体制御法では、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回路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。本案は素子の接続容量を利用して制御ループを形成し、コンデンサーを高速に充放電して制御電力を供給し、直流電圧を制御し電力供給した半導体素子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、コンデンサー容量を大きくし充放電した低周波スイッチ制御法であり、電源ノイズ等で誤作動し完全なスイッチ機能が得られなかった。  本案は、直流電圧遮断時の突入電流を利用して、コンデンサー接続容量を減らしてＲＣ時定数を短縮し、コンデンサーを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、直流電圧を素子が遮断して電子を突入すると、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を利用して電界を形成し、電界に応じてサイリスタがゲート漏れ電流を流してコンデンサー電圧を供給する様に、三端子トランジスタに三端子サイリスタを縦続接続し、コレクタとベース間にバイアス抵抗を、ベースとゲート間にトランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路を側路接続して高周波半導体素子を構成する。素子の接続容量が直流電圧を遮断しベース漏れ電流を流してサイリスタが電界を形成すると、突入電流を流しこの強いエネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、電荷を残留して電流経路を形成しゲート漏れ電流として流してゲート回路をターンオンする。この出力電圧が電流経路の電界を操作しゲート漏れ電流を流してコンデンサーに充電し、この電流に対称とする電圧をバイアス抵抗から供給してコンデンサー電圧を形成する。この電圧が新たに電界を操作してゲート漏れ電流を流し、コンデンサーに尖頭値まで充電して充電電荷を形成したことから、ゲートの静電容量を小さくしてＣＲ時定数の短縮が可能となり、充電と放電を対称としてコンデンサーが高速に充放電する。この充放電電圧が電界を操作し制御電力を供給して高周波接続容量回路を形成すると、この高周波接続容量が直流電圧を自動的に電流・電圧変換し、直接的に直流電圧を供給制御する高周波半導体素子が成立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、本発明の半導体素子が直流電圧を遮断して順方向漏れ電流を流し電界を形成すると、素子の接続容量が突入電流を流しこれを利用してゲート電極接合面に電流経路をつくり、ゲート漏れ電流を流し対称とする電圧を通電したことから、制御電極漏れ電流が残留して生じる問題を解消し、素子を高速に充放電して高周波接続容量回路を形成し自動的に直流電力を出力する高周波半導体制御法を発明し、従来のＭＯＳ半導体のスイッチ機能に加え電力供給する高周波半導体素子として下記発明効果等を得る。  １，素子の接続容量が直流電圧を遮断した時の突入電流を利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し、電荷を滞留して電流経路を形成し維持して電界を操作する制御法は、従来回路を画期的に簡素省略化したうえで、半導体素子単体で直接的に電力供給する自動制御法として開発され、回路の極小化を計り電力変換効率を極めて高める。  ２，負荷が変動した場合等、制御電流と電圧の供給バランスが崩れそうになると、供給電圧に応じる制御電圧を通電して電界制御を計り、この電界に高速に応答する高周波制御電圧・電流を流して制御電力を供給したことから、高周波接続容量回路を形成して自動制御を計り負荷の変動に即応するフィードバック制御機能を得た制御法である。  ３，本案素子が直流電圧遮断時の突入電流エネルギーを利用してほんのわずかな電荷γをゲート電極接合面に滞留して電流の乱れを防ぐ電流経路を形成して維持する。この経路にゲート漏れ電流を流し充電と放電を対称としてコンデンサーが高速に充放電したことから、この電圧が電流経路の電界を操作して高周波接続容量回路を形成する。結果、制御電極漏れ電流を利用して制御ループを形成し、コンデンサー容量を小さく減らしてＣＲ時定数を短縮し、省電力の待機叉は制御電力で電力変換効率の高い電力供給制御する高周波制御法が成立し、従来見落とされた直流電圧遮断時の制御極漏れ電流の残留によって生じる問題を解消し、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制御回路の基本ブロック図である。図１は、主トランジスタ２のエミッタにサイリスタ３の陽極Ａを縦続接続し、バイアス抵抗Ｒ１をコレクタＣとベースＢ間に接続し、補助トランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路をベースＢとゲートＧ間に側路接続し、コレクタＣと陰極Ｋを夫々導出してトランジスタ２縦続接続サイリスタ高周波半導体素子を構成する。このトランジスタにスイッチ素子を縦続接続して生じた接続容量は、直流電圧遮断時のわずかな突入電流を利用して直流電圧と有機的に結合してコンデンサーを高速に充放電する。結果、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とを兼ね備えて直流電圧を電力制御する高周波半導体素子を創出する。  上記ゲート回路はトランジスタ４のエミッタにＵＪＴ５の端子Ｂ２を縦続接続する。コレクタとベースＢ３間にバイアス抵抗Ｒ２を接続し、ベースＢ３とＵＪＴのエミッタＥ間にＲＣ充放電時定数回路を構成する転流コンデンサー６と充電抵抗Ｒ３を側路して接続する。バイアス抵抗Ｒ１から供給される電圧ｘを利用して充放電しコンデンサー電圧ｘを形成する。尚、図示のコンデンサー６に並列接続したＳＷ７は所定の閾値の接続容量で起動するＳＷである。  上記トランジスタ２と４は直流電圧を遮断すると、スイッチ素子が掃出す電子と同量の損失が無視でき得る電子をベース極からエミッタに流し、反対にベース漏れ電流を流し対称とするコンデンサー電圧ｘに等しい電圧を陽極Ａに印加する高利得のＮＰＮ型トランジスタである。  図１の基本ブロック図に基づいて、本発明の基本動作を説明する。直流電圧ａ−‐ａの正電源ａをコレクタＣに負電源‐ａを陰極Ｋに投入し素子の接続容量が遮断し、遮断エネルギーが電子を電圧ａから電圧‐ａに突入すると、反対にサイリスタ高抵抗を利用してベース漏れ電流が流れこの電流に対称とするベース電圧ｘを供給して電界を形成する。ベース電圧はコンデンサー６と抵抗Ｒ３からなるＲＣ時定数回路に供給され、充放電時定数に基づきコンデンサー電圧ｘに変換され、正の電圧は端子Ｂに供給されベース漏れ電流‐ｘを利用してコンデンサー電圧に等しい電圧ｘを陽極Ａに供給し、負の電圧は陰極に供給される。即ち、素子が直流電圧を遮断すると素子の接続容量がコンデンサー電圧ｘを供給してベース漏れ電流を流し、陽極Ａに電圧ｘを供給して端子Ａ・Ｋ及びＡ・Ｇ間に電界を形成する。
【実施例１】
【０００７】  図２は、高周波半導体素子の立ち上がり充電電流・電圧の充電ブロック図である。直流電圧−‐ａが投入され素子の接続容量が遮断して立ち上がり電圧・電流を形成する。  かかる構成時、順方向漏れ電流が流れ抵抗Ｒ１がオンしてコンデンサー電圧ｘがベース端子Ｂを介して端子Ａに供給されると同時に、コンデンサーがワンパルスの電圧ｘを通電してＵＪＴのエミッタＥからゲートＧにバイアスする。端子Ａ電圧によって電界を形成するサイリスタ正帰還作用が電圧‐ａから突入電流‐ｘをゲート極に流し、突入電流の強いエネルギーを利用してゲート極の電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、この溝に電荷γを残留又は滞留して電流の散乱を防ぎ損失が無い電流経路を形成してゲート漏れ電流‐ｘとして高速に流す。電流‐ｘはこの経路のサイリスタ及びＵＪＴの制御電極漏れ電流で制限され、更に抵抗Ｒ３によってワンパルスの通電に応じる電流‐ｘに制限されてコンデンサー側に高速に充電され、反対に、この電流に対称とする電圧がバイアス抵抗Ｒ１から供給されてコンデンサー電圧を形成する。  コンデンサー電圧が高くなりＵＪＴが負性抵抗を示してターンオンし、充電電荷がＵＪＴ導通抵抗を利用して経路６‐Ｅ‐Ｂ２−Ｂ３にベース電流‐ｘを流してベース電圧Ｂ３を通電する。高利得のトランジスタ４がオンして電流‐ｘを増幅し電圧変換して端子Ｂ‐Ｇ間に電圧ｂ−‐ｂを出力し、この電圧が電流経路の電界を操作してトランジスタ２縦続接続サイリスタを充電起動する。起動すると直ちにサイリスタ電圧開閉パワーがゲート回路をオフし、オフした回路のＲＣ時定数回路とＵＪＴ制御電極漏れ電流を利用してゲート漏れ電流を電流経路に流してコンデンサーに充電し、コンデンサー電圧を形成して立ち上がり制御電流・電圧を形成する。
【実施例２】
【０００８】  前段の充電ブロック図の基本動作を段落０００８で続いて説明をする。  出力電圧ｂ−‐ｂが素子を充電起動して立ち上がり制御電力‐ｘ，ｘβ，γを作り出す。出力電圧ｂ−‐ｂが端子Ｂ−Ｇ間に印加され、サイリスタ高抵抗は供給電圧ａ−‐ａと出力電圧ｂ−‐ｂを供給されて電界Ａ−Ｋ、Ａ−Ｇを形成する。オフしたゲート回路を側路し短く接続してトランジスタ２に縦続接続したことから他からの介入を遮断したサイリスタ正帰還作用が、この電界に応じてゲート漏れ電流‐ｘを立ち上がり充電電流として陰極Ｋから電流経路に流しコンデンサーの‐側に充電して充電電荷βを形成する一方、抵抗Ｒ１から電流‐ｘに対称とする電圧の供給を受けコンデンサーの＋側に充電してコンデンサー電圧ｘを形成する。  この電圧ｘがサイリスタトリガモードを利用して電流経路と別の制御する電流と直接的に交わらない電圧経路ａ−Ｒ１−Ｂ−Ａを形成し、ゲート電極電圧を供給して電流経路の電界を操作する。素子は新たな電界Ａ−Ｋ、Ａ−Ｇを形成しゲート漏れ電流‐ｘを立ち上がり充電電流として電流経路に流してコンデーの−側に充電し、抵抗Ｒ１から電圧の供給を受けてコンデンサー電圧ｘを形成して電流経路の電界を操作する。この一連の繰り返しでコンデンサーは電圧ｘと電流ｘを対称として尖頭値まで充電し、立ち上がり充電電流ｘ・電圧ｘと充電電荷βと残留電荷γからなる接続容量‐ｘ，ｘ，β，γを形成して高周波接続容量回路を形成する。  コンデンサーが充電を完了してコンデンサー電圧ｘが供給電圧ａ−‐ａより高くなり抵抗Ｒ１がオフし電流‐ｘが停止した結果、飽和接続容量回路を形成してコンデンサーが放電転流しコンデンサー電圧ｘを利用して充電電荷β、γを放電する。コンデンサー電圧ｘが図３の電界ｃ−‐ｃを形成して接続容量ｘ，β，γを立下り電圧・電流として放流し放電する。
【実施例３】
【０００９】  図３は、高周波半導体素子の立ち下がり放電電流・電圧の放電ブロック図である。抵抗Ｒ１のオフを利用してコンデンサーが放電転流し、コンデンサー電圧ｘが電界ｃ−‐ｃを形成すると、コンデンサー電圧ｘはサイリスタトリガモードを利用して電荷β，γを立ち下がり放電電流‐ｘとして流す。コンデンサー電圧ｘは立下り放電電圧ｘとしてゲート電極接合面の電流経路の電界を操作し、電荷β，γを立下り電流‐ｘとしてゲート電極とＵＪＴ制御電極の漏れ電流によって供給制限されサイリスタ内部で放電し消滅する。コンデンサー電圧ｘと電荷γ，βからなる接続容量をなくして電位の溝と電流経路を消滅し完全に直流電圧を遮断する。  素子は図１，２，３のサイクルを高速に繰り返し制御する電圧と電流及び充電と放電を対称として充放電し、髭パルスのない立ち上がり・立下りの高周波の充放電電圧・電流を流して無駄な電力の消費を無くし、高周波の充放電電圧が電界を操作して高周波接続容量回路を構成する。  素子が直流電圧を遮断してベース漏れ電流を流すとゲート回路とサイリスタを利用して接続容量を供給し、微弱電力を消費するだけの待機又は制御電力で素子を断続して励磁する。
【実施例４】
【００１０】  図４は、高周波半導体素子のＳＷ７投入時のトリガ動作ブロック図である。立ち上がり・立下りの高周波電流・電圧を通流して通電する素子はゲート電極接合面の接続容量に、生じては消滅する残留電荷γが電位の溝をつくり、電位の溝を生じては電荷γと共に消滅する。この高周波の繰り返しによるタイムラグを得て電位の溝にほんのわずかな滞留する電荷γを生じ、この滞留する電荷γが電流の散乱のない電流経路をつくり維持し、電界に応じて電流経路にゲート漏れ電流を高速に流して高周波接続容量β，γ，ｘ，‐ｘ回路を形成する。  図４のコンデンサーに並列接続したＳＷ７は滞留する電荷γを利用して素子をトリガする。ＳＷ７はコンデンサーと抵抗Ｒ３と連携して接続容量β，γ，‐ｘ，ｘ回路を形成してサイリスタを励磁する。所定の閾値の接続容量β，γ，‐ｘ，ｘになるとＳＷ７がスイッチし瞬時オンして接続容量回路を遮断し、接続容量ｘ，‐ｘ，β，γを制御電力ｂ，‐ｂ，β，γとして素子に供給しトリガしてオンする。電圧ｂは電荷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経路へ流し、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を駆動する。このトリガ動作点の電圧が直流電圧の電圧を変換して出力し、飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が出力電圧の電流を供給し、この出力電圧電流が保持電流を供給して直流電力を出力する。
【実施例５】
【００１１】  図２と図４で、素子は制御電力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を通流し充電電圧ｘを通電する素子の電界が変動して電流‐ｘと電圧ｘの供給バランスが崩れそうになると、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即応する電流‐ｘを流しこの電流‐ｘに対称とする電圧ｘを通電して所定値の閾値の接続容量がＳＷ７をスイッチする。このＳＷ７による制御電力‐ｂ，ｂ，β，γに応じて直流電圧を電圧電流変換し、遅相電流を発生しない直流電力を負荷ＲＬに供給し、その上で負荷の変動や環境に即応する制御電力を供給し、安定度と応答の質を極めて高めて追随する直流電力を供給するフィードバック制御機能を開発し、直接的にして自動的に直流電圧を供給制御して直流電力を出力し電力変換効率を極めて高める。
【実施例６】
【００１２】  また、素子が直流電圧を遮断して高周波接続容量回路を形成して制御ループを構成すると、所定値の閾値で起動する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、滞留する電荷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。この制御法では接続容量β，γ，ｘ‐ｘがある一定レベルの閾値に達するとトリガする動作点でＳＷ７がスイッチして素子をオンし、又は、接続容量β，γ，ｘ，‐ｘがあるレベル以下になるとＳＷ７がスイッチしない動作点で素子がオフする。素子がオンすると電流経路に滞留する電荷γを利用して閾値以上の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを供給すれば続いて断続駆動して直流電力を出力する。素子がオフして滞留し維持する電荷γを掃出し電位の溝をなくすれば、電流経路を消滅して接続容量が閾値以下となって直流電圧を遮断して素子がオフし、充放電を繰り返すタイムラグを得て電流経路に滞留し維持する電荷γを得て閾値の接続容量になるまで、ＳＷ７はオフ状態を維持しチャタリングを防止する。  尚、接続容量が閾値に達しない場合は、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、ＳＷ７がスイッチするまで素子は安定したオフ状態を維持する。
【実施例７】
【００１３】  この制御法は、素子を構成するコンデンサーや各々の抵抗や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（各種センサーや受光素子）やトランスジュゥサー等を用い、バイアス電圧の制限やＲＣ充放電時定数や微積分時定数に基づく充放電電圧・電流を素子に供給し負荷の環境運動に即した接続容量回路β，γ，ｘ，‐ｘを形成する。ＳＷ７はコンデンサー接続抵抗Ｒ３との連携動作を利用して接続容量の合計電荷が所定値の閾値に達した時、自動的に起動スイッチして素子をオンする。又は、閾値に達しないで素子がオフすると、滞留電荷γをなくし電位の溝をなくして電流経路を消滅し、チャタリングもなく直流電圧を遮断する自動制御法として開発した。尚、ＳＷ７は閾値の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを利用してコンデンサー接続抵抗Ｒ３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起動スイッチして接続容量を遮断し、電荷β，γと電圧・電流ｂ−‐ｂを制御電力として出力し素子をトリガしオンさせる。
【実施例８】
【００１４】  上述の様に、本案素子の高抵抗が直流供給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き抜けると、反対にアナログ素子にスイッチ素子を縦続接続して生じた素子の接続容量が夫々制御電極漏れ電流を流して直流供給電圧と有機的に結合する。トランジスタがベース漏れ電流を流してコンデンサー電圧を供給し、この電圧でサイリスタが電界を形成して突入電流をトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路に供給し、ゲート電極に電流の乱れを防ぐ電流経路を形成してゲート漏れ電流として流してゲート回路を起動する。この出力電圧によって素子が充電起動し高速にゲート漏れ電流を流してコンデンサー電圧を供給し、この電圧がゲート電極の電界を操作したことから、充電と放電を対称として素子が高速に充放電して高周波接続容量回路を形成する。このことから、高周波接続容量に応じて直接的にして自動的に直流供給電圧を電圧・電流変換して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得る。  従来、見落とされた半導体素子の制御電極漏れ電流によって生じる残留電荷を起因とした故障問題を解消し、電力変換効率を極めて高める高周波半導体制御法と半導体素子が成立する。
【産業上の利用可能性】
【００１５】  本案の順方向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。  本案の順方向漏れ電流を用いた制御法では、スイッチ素子を代表とするサイリスタをトランジスタに縦続接続し、バイアス抵抗とゲート回路を側路接続して高速に充放電する様に素子を構成したことから基本素子又は基本回路として汎用性を持つ。従来の制御法と比較すると、素子の接続容量が直流電圧を遮断して電界を形成し突入電流を流すと、このエネルギーがスイッチ素子のゲート電極接合面の接続容量に電位の溝を形成し電荷γを残留又は滞留して電流経路を形成する。この経路にゲート漏れ電流を高速に流し対称とする電圧を通電して電界を操作し高周波接続容量回路を構成したことから、この接続容量に応じて直接的にして自動的に直流電圧を制御する、基本とする高周波半導体制御法と高周波半導体素子が成立する。
【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電源投入時の基本とするブロック図である。
【図２】高周波半導体素子又は高周波制御回路の立ち上がり充電ブロック図である。
【図３】高周波半導体素子又は高周波制御回路の立下り放電ブロック図である。
【図４】高周波半導体素子のトリガ動作時のブロック図である。
【符号の説明】
２          主トランジスタ３          サイリスタ４          補助トランジスタ５          ＵＪＴ６          転流コンデンサ７          起動ＳＷＡ          サイリスタの陽極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Ｒ３        充電抵抗‐ｘ        制御電流ｘ          制御電圧β          充電電荷γ          残留する電荷又は滞留する電荷ａ−‐ａ    直流電圧ｂ−‐ｂ，ｃ−‐ｃ  立ち上がり電圧、立下り電圧である。
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月31日(2008.5.31)
【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各導出して基本回路を形成する一方、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供給電圧を遮断すると、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たことから高周波接続容量回路を形成し、この高周波接続容量に応じて直接的に直流供給電圧を電圧・電流変換して自動的に直流電力を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が有機結合半導体素子を構成し、素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーが電子をトランジスタとサイリスタの制御電極を介してコレクタから陰極に突入し、反対に、サイリスタとトランジスタが夫々の制御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、素子がバイアス電圧を通電してＣＲ回路に充電しコンデンサーを高速に充放電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を用いた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がコレクタと陰極を導出して高周波半導体素子を構成し、素子の接続容量が直流電圧を遮断して陽極から陰極にわずかな電子を突き抜けると、反対に、サイリスタが制御電極漏れ電流を陰極から陽極に流してトランジスタがコレクタ漏れ電流を断ちベース漏れ電流を陽極からベース極に流し、バイアス抵抗をオンしてバイアス電圧を通電したことからコンデンサーが充放電する高周波半導体素子。
【請求項４】
バイアス抵抗と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、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バイアス電圧を供給すると、サイリスタ高抵抗がこの電圧を遮断して電界を形成し、サイリスタ正帰還作用がゲート漏れ電流を陰極から電流経路に流し、電流経路からサイリスタが制御電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陽極からベース極に流したことから、バイアス抵抗をオン状態に維持してＣＲ回路に充電しコンデンサーを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が遮断すると、サイリスタが制御電極漏れ電流を流しトランジスタが電界形成を邪魔する残留電荷を一掃するベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオン状態に維持し、飽和電荷のないバイアス電圧を供給してサイリスタ高抵抗が遮断し電界を形成したことから、コンデンサーを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２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てサイリスタが制御極漏れ電流を流してトランジスタ２がベース漏れ電流を流し、バイアス抵抗をオンしてゲート回路をターンオンすると、こ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Ｂ２電圧を断つ一方、出力電圧による電界が無くなるまでゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流しバイアス電圧を通電したことを特徴と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てゲート漏れ電流を流し、ゲート回路をターンオンしてトランジスタ縦続接続サイリスタを充電起動すると、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Ｂ２電圧を断つ一方、出力電圧による電界が無くなるまで主電圧を断たれたＵＪＴが制御電極漏れ電流を流してゲート漏れ電流を流したことから、正弦波の立ち上がり制御電圧電流をＣＲ回路に供給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、素子の接続容量が直流電圧を遮断してバイアス電圧を供給しゲート回路をオンして素子が充電起動すると、直ちにゲート回路をオフしてゲート回路の出力電圧が電流経路の電界を操作し、ゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流しバイアス電圧を通電したことから、コンデンサーを高速に充放電したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項９】
バイアス抵抗と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、素子の高抵抗が直流電圧を遮断しサイリスタが制御電極漏れ電流を流して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するベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオンすると、この電圧をサイリスタが遮断し電界を形成してゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流し、ＣＲ回路に充電し充電を完了して飽和接続容量回路を形成したことから、コンデンサーが放電転流したことを特徴と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、直流電圧を遮断しバイアス抵抗をオンして素子が充電起動すると、ＵＪＴ制御電極漏れ電流で電流制限したゲート漏れ電流を尖頭値までＣＲ回路に充電し充電電荷と充電電圧を形成して充電が完了し、バイアス抵抗をオフしてコンデンサーを放電転流したことから、正弦波のコンデンサー電圧を通電したことを特徴と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１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てゲート回路１をオンして電圧を出力すると、出力電圧がサイリスタ正帰還作用を利用してゲート漏れ電流を電流経路に流してＣＲ回路に充電し充電電荷と充電電圧を形成して充電を完了し、サイリスタ制御電極漏れ電流を停止してバイアス抵抗をオフし、充電電圧と充電電荷を利用してコンデンサーＣが放電転流したことから、コンデンサーを高速に充放電したことを特徴と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バイアス電圧を通電してゲート回路をオンしてトランジスタ縦続接続サイリスタが充電起動すると、ゲート回路の出力電圧がゲート漏れ電流をゲート電極接合面の電流経路に流してＣＲ回路に充電する一方、電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流したことから、電流に対称とする電圧を通電して立ち上がり充電電圧電流を形成したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１３】
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を用いた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、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、バイアス電圧を通電してサイリスタ高抵抗が電界を形成すると、遮断エネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、この溝に電荷γを残留して電流の散乱を防ぎ損失のない電流経路を形成してゲート漏れ電流を流したことから、コンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１４】
バイアス抵抗と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電圧を供給してサイリスタが電界を形成すると、遮断エネルギーがゲート電極接合面に電流経路を形成してゲート漏れ電流を流しＣＲ回路の負側に充電する一方、この電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流しバイアス抵抗をオン状態に維持しゲート漏れ電流に対称とするバイアス電圧をＣＲ回路の正側に充電したことから、コンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１５】
バイアス抵抗と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、素子の接続容量が直流電圧を遮断してバイアス電圧を通電すると、サイリスタ高抵抗が電界を形成してゲート漏れ電流をゲート電極接合面の電流経路に流し、この経路からサイリスタ制御電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維持し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を尖頭値までＣＲ回路に充電し充電を完了したことから、バイアス抵抗をオフしコンデンサーが放電転流して充放電したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項１６】
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、直流電圧を素子の高抵抗が遮断してバイアス抵抗をオンすると、サイリスタがゲート漏れ電流を流しＵＪＴが制御電極漏れ電流を流してＣＲ回路の負側に充電する一方、電流経路からサイリスタ制御電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維持しバイアス電圧を通電してＣＲ回路の正側に充電したことから、直流電圧を高周波制御電圧電流に変換し供給してコンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１７】
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がオンしてバイアス電圧を通電してゲート回路をオンすると、こ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、オフしたゲート回路のトランジスタ４がＢ２電圧を断ち、Ｂ２電圧を断たれたＵＪＴ制御電極漏れ電流が充電電流叉は放電電流をＣＲ回路に供給したことから、正弦波の制御電圧電流を供給してコンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１８】
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バイアス電圧を通電してゲート回路をオンすると、この出力電圧がサイリスタ電圧吸引パワーを利用してトランジスタ４をオフし、Ｂ２電圧を断たれ拘束されたＵＪＴ制御電極漏れ電流がゲート漏れ電流を制限し尖等値まで充電してバイアス電圧を通電し、ＣＲ回路が充電を完了してコンデンサーを放電転流したことから、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１９】
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電圧を通電してゲート回路をオンして電圧を出力すると、出力電圧がサイリスタ電圧開閉パワーを利用して直ちにトランジスタ４をオフしてＢ２電圧を断ち、ＣＲ回路の電界が無くなるまで主電圧を断たれ拘束されたＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート漏れ電流を流し、充電と放電を対称として放電を完了して直流電圧を遮断したことから、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２０】
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充電を完了して充電電圧と充電電荷を形成してコンデンサーが放電転流すると、飽和した充電電圧が放電電圧を形成し充電電荷を放電電流として流したことから、電流経路で充電電圧と充電電荷が結合し消滅して放電を完了し、コンデンサーを充放電したことを特徴とする高周波半導体素子。
【請求項２１】
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フしてコンデンサーが放電転流すると、Ｂ２電圧を断たれたＵＪＴ制御電極漏れ電流が充電電荷と残留電荷を制限し無くなるまで放電電流として流し続け、サイリスタ内部で充電電圧と結合して消滅し放電を完了して直流電圧を遮断したことからコンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項２２】
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を高速に充放電して高周波接続容量回路を形成すると、この立ち上がりの接続容量を利用してＳＷ７が所定値でスイッチし接続容量回路を遮断して接続容量を制御電力として供給したことから、制御電力に応じて直接的に直流電圧を電圧・電流変換して直流電力を供給制御する高周波半導体素子。
【請求項２３】
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電圧が高速に電流経路の電界を操作してＣＲ回路にゲート漏れ電流を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高周波接続容量回路を形成したことから、ベースとゲート極間を単にＳＷ７がスイッチするだけで制御電圧電流を供給して直流電力を供給制御する高周波半導体素子。
【請求項２４】
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を高速に充放電して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制御電圧電流を出力し、この制御電圧電流に応じてサイリスタをターン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】
【技術分野】
【０００１】  本願は電力供給用の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、ベース極とゲート極間にバイアス抵抗を接続し、ベース極とゲート極間に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して素子を構成し、コレクタ極と陰極を外部端子として導出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と高周波半導体制御法である。
【背景技術】
【０００２】  従来、一般家庭や産業界等幅広い分野において用いられる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等の素子がある。これらの素子を用いて必要とする直流電力を得るために、素子に制御電極を設けて三端子半導体素子を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、同時に、直流電圧又は直流電流を遮断するための回路を必要としていた。  これらの三端子半導体素子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、電子に対称として夫々の制御電極漏れ電流が陰極から電極接合面の接続容量を通して陽極に流れ電圧を通電して行き場のない残留電荷を生じ、この電荷が回路抵抗や供給電圧と相互干渉しあい素子を破壊するという問題を発生していた。と同時に、制御する電流と電圧及び充電と放電が対称にならず無駄な電力を消費して電力変換効率を極めて悪くしていた。  例えば、電圧を断つことができないトランジスタの場合、直流電圧を断つ為の回路（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回路）とオンオフする為の信号電圧回路を必要とした。当時Ｓ社製のカラーＴＶの電源回路に制御電極漏れ電流を封印する素子が開発されたが、直流電圧遮断時のベース漏れ電流が電圧を通電し残留電荷となり故障を生じていた。  電流を断つことができないサイリスタの場合、直流電流を遮断する回路を必要としたが、直流電圧遮断時の制御電極漏れ電流によって残留電荷が発生し、電源ノイズや回路抵抗と複雑に絡み合い素子が破壊されていた。その上に無効電力で発熱するという問題を生じていた。  この見落とされた当時の半導体素子の残留電荷に対し、三端子トランジスタに三端子サイリスタを縦続接続し、バイアス抵抗とＣＲ時定数回路を用いて制御電極漏れ電流を活用する制御として提案したが、ゲートのコンデンサー容量を減らしてＣＲ時定数を短縮しコンデンサーを高速に充放電する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及び半導体制御法では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回路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。本案は素子の接続容量を利用して制御ループを形成し、コンデンサーを高速に充放電して制御電力を供給し、直流電圧を制御し電力供給した半導体素子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、コンデンサー容量を大きくし充放電した低周波スイッチ制御法であり、電源ノイズ等で誤作動し完全なスイッチ機能が得られなかった。  本案は、直流電圧遮断時の突入電子を利用して直流供給電圧を直接的に高周波制御電圧電流に変換したことから、コンデンサー接続容量を減らしてＣＲ時定数を短縮し、コンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を構成し、その接続容量に応じて直流供給電圧を自動的に直流電力に変換して供給制御する高周波半導体スイッチ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し、負荷ＲＬの慣性運動を介した直流電圧ａ−‐ａを素子に供給して高周波半導体制御回路を構成する。直流電圧ａ−‐ａが供給され素子の高抵抗が遮断して遮断エネルギーが電圧ａから陰極Ｋに電子を突入すると、電圧‐ａからサイリスタ３が制御電極漏れ電流を流してトランジスタ２がベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオンしてバイアス電圧ｘを回路１とトランジスタ２に供給する。この電圧ｘをサイリスタ３が遮断して電界を形成すると、電界に応じてサイリスタ３はゲート漏れ電流‐ｘを流してゲート電極接合面に電流経路を形成して電圧を通電する一方、電圧ｘをＣＲ回路に充電し回路１をターンオンして電圧ｘを出力する。  回路１の出力電圧ｘでサイリスタ３は新たな電界を形成し、陰極からゲート漏れ電流‐ｘを電流経路に流してＵＪＴ制御電極で制限され、ＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流してＣＲ回路にに充電する一方、電流経路からサイリスタ３が制御電極漏れ電流を流しトランジスタ２がベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオン状態に維持して電圧ｘをＣＲ回路に充電し、電圧ｘと電流‐ｘを夫々ＣＲ回路に尖頭値まで充電して充電を完了する。充電電圧ｘが飽和し電流‐ｘを停止し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーＣを放電転流して電圧ｘを放電する。結果、ゲートの静電容量を小さくしてＣＲ時定数を短縮しコンデンサーを高速に充放電し、充放電電圧が電流経路の電界を操作して高周波接続容量回路を形成し、ＳＷ７がスイッチして直流電圧を制御電圧電流に変換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を得て課題を解決する。
【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、本発明の半導体素子が直流電圧を遮断し制御電極漏れ電流を流して電界を形成すると、サイリスタがゲート漏れ電流を流しゲート電極接合面に電流経路をつくり、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を流して対称とする電圧を通電したことから、漏れ電流で生じた電圧が残留して生じる問題を解消し、素子を高速に充放電して高周波接続容量回路を形成し自動的に直流電力を供給する半導体制御法を発明し、従来のＭＯＳ半導体のスイッチ機能に加え電力供給制御する高周波半導体素子として様々な発明効果を得る。１，素子の接続容量が直流電圧を遮断した時の突入電子を利用して、ゲート漏れ電流を流してゲート電極接合面に電流経路を形成し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を流して高周波のコンデンサー電圧を通電する。この電圧が電界を操作して直流電圧を供給制御する制御法は、従来回路を画期的に簡素省略化したうえで、直流電圧を直接的に電力変換し供給制御する。本制御法は、回路の極小化を計り電力変換効率を高め制御法自体の信頼性を極めて高める。２，バイアス抵抗とゲート回路を利用してバイアス電圧が電流経路の電界を操作して通電すると、充電電圧と充電電荷を形成して飽和接続容量回路を形成する。ＣＲ回路が接続容量を利用して放電したことからコンデンサーが高速に充放電する。この充電電圧と充電電荷を形成するに必要なわずかなゲート漏れ電流を消費してコンデンサーが高速に充放電する。  結果、コンデンサー容量を小さく減らしてＣＲ時定数を短縮し、省電力の待機叉は制御電力で電力変換効率の極めて高い電力供給制御する高周波半導体素子と制御法が成立し、従来見落とされた直流電圧遮断時の制御電極漏れ電流によって生じる諸問題を解消し、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回路を創出する。
【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、主トランジスタ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、補助トランジスタ４縦続接続ＵＪＴを用いたゲート回路１をベースＢとゲートＧ間に側路接続してコレクタＣと陰極Ｋを夫々導出し、本発明の基本とするトランジスタ２縦続接続サイリスタ高周波半導体素子を構成する。  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を側路して接続しＣＲ充放電時定数回路を構成する。  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供給電圧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サイリスタを縦続接続して生じた接続容量が、直流電圧遮断時のわずかな電子の突入を利用して制御電極漏れ電流を流し、電圧を通電してコンデンサーを高速に充放電し、直流供給電圧ａ−‐ａを高周波の制御電圧電流に変換し、この電圧が電流経路を操作して高周波接続容量回路を形成し、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兼ね備えて電力供給制御する高周波半導体素子を構成する。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の基本ブロック図に基づいて、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を縦続接続した、素子の接続容量がバイアス抵抗Ｒ１とゲート回路１を利用して直流電圧を遮断する。遮断エネルギーがトランジスタ２とサイリスタ制御電極を介して電子を電圧ａから電圧‐ａに突入し、反対に、サイリスタ正帰還作用が陰極Ｋからゲート漏れ電流‐ｘを流して直流電圧と有機的に結合する。  電流‐ｘは遮断エネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、この溝に電荷γを残留して電流の散乱を防ぎ損失が無い電流経路（以降、単に電流経路という）を形成して電流‐ｘを回路１に充電する一方、電流経路からサイリスタ電圧吸引パワーを引き出す制御電極漏れ電流を陽極Ａに流し、電流を断つトランジスタ２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するベース漏れ電流を陽極ＡからベースＢに流して抵抗Ｒ１をオンする。電圧ａからバイアス電圧ｘをゲート回路１とトランジスタ２に供給し、トランジスタ２が飽和電荷のない電圧ｘを陽極Ａに印加して陽極を拘束しサイリスタ３が遮断して電界を形成する。サイリスタ正帰還作用が陰極Ｋから電流‐ｘを電流経路に流しＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流してＣＲ回路の負側に充電する一方、電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して電圧ｘを電流経路に通電し制御ループを形成する。
【実施例２】
【０００８】  図２は、高周波制御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。コンデンサーを高速に充放電する為に、直流電圧ａ−‐ａが投入され素子の接続容量が遮断してバイアス電圧ｘが回路１とトランジスタ２のベースＢから端子Ａに供給される。電圧ｘをサイリスタ高抵抗が遮断して電界をＡ・Ｋ間に形成する一方、電圧ｘがＣＲ回路に供給されコンデンサーＣがワンパルスの電圧ｘを通電し、ＵＪＴのエミッタＥからゲートＧにバイアスしてサイリスタ正帰還作用が電圧‐ａからゲート漏れ電流‐ｘを電極接合面の電流経路に流す。  電流‐ｘは電流経路から電流を断てないＵＪＴ制御電極漏れ電流を流し、ワンパルスの通電に応じる電流‐ｘをＣＲ回路の負側に充電する一方、電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流しベース漏れ電流を流して抵抗Ｒ１をオン状態に維持し、電流経路に電圧ｘを通電してＣＲ回路に立ち上がり制御電圧電流ｘ，‐ｘを充電して充電電圧ｘと充電電荷βを形成する。  充電電圧ｘが高くなりＵＪＴが負性抵抗を示してターンオンし充電電荷βがＵＪＴ導通抵抗を利用してベース電流を流し、反対にベース電圧を通電しトランジスタ４を駆動してゲート回路１をオンする。回路１の出力電圧が端子Ｂ・Ｇ間に供給され電界ｂ−‐ｂを形成して素子を充電起動する。出力電圧がサイリスタを駆動して漏れ電流‐ｘを流すとサイリスタ電圧吸引パワーが直ちに回路１をオフしトランジスタ４をオフしてＢ２電圧を断つ。主電圧を断たれ拘束されたＵＪＴは制御電極漏れ電流‐ｘをゲート漏れ電流が消滅するまで流し電流経路へバイアス電圧を通電する。以降、充電叉は放電を完了するまで時定数に基づぎ電流‐ｘをＣＲ回路に流し、充電と放電を対称としてコンデンサーＣを高速に充放電して正弦波の制御電圧電流を流す。
【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基本動作を詳細説明する。出力電圧ｂ−‐ｂが素子を充電起動して立ち上がりの接続容量回路‐ｘ，ｘβ，γを作り出す。  電界ｂ−‐ｂがＣＲ回路を利用して端子Ｂ・Ｇ間に電圧を印加すると、サイリスタ高抵抗は端子Ａ・ＫとＡ・Ｇに同時に電界を形成し、トランジスタ２に縦続接続したことから他からの介入を遮断したサイリスタ正帰還作用が陰極Ｋからゲート漏れ電流‐ｘを電流経路に流す。電流‐ｘはＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘで制限されて立ち上がりの充電電流‐ｘをＣＲ回路の負側に充電する一方、電流‐ｘは電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流して電界形成を邪魔する残留電荷を一掃するベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオン状態に維持して飽和電荷の無い電圧ｘをサイリスタ３に印加してサイリスタ３が遮断して端子Ａ−Ｋ間に電界を形成し、電流‐ｘと電圧ｘを通流し通電してＣＲ回路に充電し充電電荷βと充電電圧ｘを形成する。  充電電圧ｘがサイリスタトリガモードを利用して電流経路の電界を操作し、ゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流しバイアス電圧ｘを通電してＣＲ回路に充電する。サイリスタ高抵抗は新たな電界Ａ・ＫとＡ・Ｇを形成し、電界に応じてゲート漏れ電流‐ｘを電流経路に流しＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流して正弦波の立ち上がり充電電流‐ｘをＣＲ回路の負側に充電する一方、電流‐ｘが電流経路からサイリスタ制御電極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１から電圧ｘを通電してＣＲ回路に充電し、この繰り返しでゲート回路１の出力電圧で生じた電界ｂ−‐ｂが無くなるまでゲート漏れ電流‐ｘを流し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを尖頭値まで流してＣＲ回路に充電し、充電電圧電流ｘ，‐ｘを通電し受電電荷βと残留電荷γからなる正弦波の立ち上がり接続容量回路を形成してＣＲ回路が充電を完了する。
【実施例４】
【００１０】  図３は、高周波制御電圧電流のワンパルスの立ち下がり放電ブロック図である。  コンデンサーＣが充電を完了して充電電荷βと充電電圧ｘを形成し電流‐ｘが停止した結果、抵抗Ｒ１がオフしてＣＲ回路が飽和接続容量回路ｘ，β，γを形成する。抵抗Ｒ１のオフを利用して電圧ｘが飽和電圧となり、図３の電界ｃ−‐ｃを形成してコンデンサーＣが放電転流する。  コンデンサーＣが放電転流すると、サイリスタトリガモードが飽和電圧ｃ−‐ｃを立下り電圧ｘとして放電し、ＵＪＴ制御電極が充電電荷βと回路に残留する電荷γを制限し電界ｃ−‐ｃが無くなるまでＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流してゲート漏れ電流‐ｘを流し、充電と放電を対称として電流経路で放電電圧ｘと放電電流β，γが結合して消費し、電界ｃ−‐ｃと電流経路と電位の溝等の残留する電荷を消滅し、正弦波の立下り放電電圧電流を消滅して放電が完了し直流電圧を完全に遮断する。このことから、コンデンサーは図１，２，３をワンサイクルとして繰り返して高速に充放電し、直流電圧を正弦波の高周波制御電圧電流に変換して素子を励磁する。  この様に抵抗Ｒ１とゲート回路１を利用してコンデンサーＣを高速に充放電して電流経路の電界を操作すると、コンデンサー容量を小さく減らしＣＲ時定数を短縮してコンデンサー電圧が高速に通電して高周波接続容量回路を形成する。素子はＣＲ回路の接続容量を制限して閾値の高周波接続容量回路ｘ，‐ｘ，β，γを構成すると、素子は充電電圧ｘと充電電荷βを形成するためのほんのわずかなゲート漏れ電流‐ｘを流し待機電力叉は制御電力として消費する。
【実施例５】
【００１１】  図２において、立ち上がりの接続容量を用いたＳＷ７投入時のトリガ動作ブロック図である。ＣＲ時定数に基づく正弦波のコンデンサー電圧がゲート電極接合面の電流経路の電界を操作し電位の溝をつくりゲート漏れ電流‐ｘを流す。生じては消滅する残留電荷γがこの溝に残留して電流‐ｘを流し電流経路と共に生じては消滅する。この高周波の繰り返しのタイムラグを得て電位の溝にほんのわずかな滞留する電荷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てゲート漏れ電流‐ｘを高速に流す。このことからコンデンサー容量を減らしてＣＲ時定数を短縮しゲートの静電容量を減らしてコンデンサーＣを高速に充放電し、充放電電圧電流が電流経路の電界を操作して高周波接続容量β，γ，ｘ，‐ｘ回路を形成する。  図２のＣＲ回路（コンデンサーＣ接続抵抗Ｒ）に並列接続したＳＷ７は滞留電荷γを利用して閾値以上の接続容量が所定値になると自動的にスイッチし素子をトリガして駆動する。ＳＷ７はＣＲ回路と連携して接続容量β，γ，‐ｘ，ｘ回路を形成し、単にベース・ゲート間をスイッチするだけで接続容量ｘ，‐ｘ，β，γを制御電圧電流ｂ，‐ｂ，β，γとして供給し素子を断続駆動する。  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経路へ流し、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。設定した所定値のトリガ動作点の電圧ｘが直流電圧の電圧を変換して出力し、飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が出力電圧の電流を供給しこの出力電圧電流が保持電流を供給して直流電力を供給制御する。トランジスタ２の電流制御機能とサイリスタ３の電圧制御機能を備え、立ち上がり立下りの無効電力を無くし変換効率の高い高周波半導体素子が成立する。
【実施例６】
【００１２】  図２で、素子は制御電力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を通流し充電電圧ｘを通電する素子の電界が変動して電流‐ｘと電圧ｘの供給バランスが崩れそうになると、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即応する電流‐ｘを流しこの電流ｘに対称とする電圧ｘを通電して所定値の接続容量がＳＷ７をスイッチする。このＳＷ７による制御電力‐ｂ，ｂ，β，γに応じて直流電圧を電圧電流変換し、遅相電流を発生しない直流電力を負荷ＲＬに供給し、その上で負荷の変動や環境に即応する制御電力を供給し、安定度と応答の質を極めて高めて即応し追随する直流電力を供給するフィードバック制御機能を開発し、直接的にして自動的に直流電圧を供給制御して直流電力を出力し電力変換効率を極めて高める。
【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遮断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、滞留重荷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が閾値以上のレベル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、ＳＷ７がスイッチしない動作点の所定値以下の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘになり素子がオフすると、滞留電荷γを掃出し電位の溝をなくして電流経路を消滅してオフし所定値以下となって直流電圧を遮断する。充放電を繰り返す高周波のタイムラグを得て電流経路に滞留する電荷γを得て所定値の接続容量になるまで、ＳＷ７はオフ状態を維持しチャタリングを防止する。素子がオンすると電流経路の滞留電荷γを利用して所定値の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを供給すれば続いて断続駆動して直流電力を出力する。尚、接続容量が所定値に達しない場合、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、ＳＷ７がスイッチするまで素子は高周波接続容量で励磁され安定したオフ状態を維持する。
【実施例８】
【００１４】  この制御法は、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（各種センサーや受光素子）やトランスジュゥサー等を用い、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Ｒ３と連携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起動スイッチして素子をトリガする。又は、所定値に達しないで素子がオフすると滞留電荷γと電位の溝をなくして電流経路を消滅しチャタリングをなくして直流電圧を遮断する自動制御法として開発した。尚、ＳＷ７は所定値の接続容量β，γ，ｘ，‐ｘを利用してＲＣ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スイッチし、接続容量ｘ，‐ｘ，β，γを遮断して制御電力ｂ−‐ｂ，β，γとして自動的に素子をトリガしてオンさせる。
【実施例９】
【００１５】  上述の様に、ＣＲ回路の接続容量に応じて自動的に直流電圧を正弦波の制御制御電圧・電流に変換し、直流電圧を直接的に供給制御する変換効率の高い高周波半導体素子を得るために、素子の高抵抗が直流供給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、サイリスタ制御電極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオンする。この電圧をサイリスタが遮断し電界を形成してゲート漏れ電流を流すと、ゲート漏れ電流が遮断エネルギーを利用して電流経路を形成してゲート回路１をオンする。この出力電圧がサイリスタに電界を形成してゲート漏れ電流‐ｘを流す一方、出力電圧が直ちに回路１をオフしてＢ２電圧を断ち、主電圧を断たれたＵＪＴ制御電極漏れ電流が電流‐ｘを制限して電界を消滅するまで電流‐ｘを流して電圧ｘを通電し、ＣＲ回路に尖頭値まで充電して充電電荷と充電電圧ｘを形成する。  ＣＲ回路が充電を完了し抵抗１をオフしてコンデンサーを放電転流し、飽和した充電電圧ｘがサイリスタに電界を形成すると、充電電荷βがＵＪＴ制御電極漏れ電流‐ｘを流し電流経路で電圧ｘと電流‐ｘが結合し消滅し直流電圧を遮断する。ＣＲ回路が正弦波の充放電電圧電流を供給し、電流経路が通電通流してコンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子を得る。  従来、見落とされた半導体素子の制御電極漏れ電流によって生じた故障や電力変換効率の悪さ等を、ＣＲ回路が高速に充放電して解消する高周波半導体素子と半導体制御法が成立する。
【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。本案の制御極漏れ電流を用いた制御法では、トランジスタにスイッチ素子を代表とするサイリスタを縦続接続し、バイアス抵抗Ｒ１とゲート回路１を側路接続してスイッチ素子の主電圧を拘束して高速にコンデンサーを充放電する様に構成したことから、基本とする高周波半導体素子又は高周波半導体制御回路として汎用性を持つ。従来の制御法と比較すると、素子の接続容量が直流電圧を遮断し突入電子を流してサイリスタが電界を形成すると、サイリスタは遮断エネルギーを利用してゲート電極接合面に電流経路を形成してゲート回路をオンする。出力電圧が作り出した電界がなくなるまで、主電圧を断たれ拘束されたＵＪＴが制御電極漏れ電流‐ｘを流して主電圧を拘束されたサイリスタ３がゲート漏れ電流‐ｘを流し、この制御電極漏れ電流‐ｘ同士が強固に結合してバイアス電圧ｘを通電して直流電圧を遮断したことから、直流電圧を直接的に正弦波の高周波制御電圧電流に変換し、例えば、厳しい環境下における外乱等においても誤動作しないという制御を可能とした。このことから、コンデンサー容量を減らしてＣＲ時定数を短縮しコンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成し、接続容量に応じ直接的に直流電圧を電力変換して自動的に供給制御する高周波半導体素子が成立する。
【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】高周波制御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】高周波制御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Ｃ接続充放電抵抗およ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  ＣＲ        コンデンサーＣ接続充電抵抗Ｒまたは充放電時定数回路  ‐ｘ        充電又は放電電流  ｘ          充電又は枚電電圧  β          充電電荷  γ          残留電荷又は滞留電荷  ａ−‐ａ    直流電圧  ｂ−‐ｂ    立ち上がり充電電圧  ｃ−‐ｃ    立下り放電電圧                                          である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009060070.tif 000007
【図２】
2009060070.tif 000008
【図３】
2009060070.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月21日(2008.12.21)
【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各導出して基本素子を形成する一方、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、電圧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て高周波接続容量回路を形成し、直流電圧を直接的に制御電圧・電流に変換し、自動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夫々導出して基本とするトランジスタ縦続接続サイリスタ素子を構成する一方、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すると、直流電圧遮断エネルギーを利用して素子が高速に充放電駆動したことから、直流電圧を高周波コンデンサー電圧電流に変換して高周波接続容量回路を形成し、直流電圧を直接的に制御電圧・電流に変換し、自動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を用いた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がコレクタ極と陰極を夫々導出して高周波半導体素子を構成し、素子の接続容量が直流電圧を遮断し陽極電圧上昇率を利用して電子をトランジスタのベース極からサイリスタのゲート極を介して陰極に突き抜けると、サイリスタがゲート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バイアス電圧を通電しコンデンサーに充電したことから、素子が高速に充放電駆動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を有機結合半導体素子として構成し、素子の接続容量が直流電圧を遮断してトランジスタとサイリスタが夫々の制御電極を介して電子をコレクタから陰極に突入すると、陽極電流上昇率を利用してサイリスタがゲート漏れ電流を陰極からゲート電極接合面の電流経路に流し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流をコンデンサーに充電する一方、トランジスタがベース漏れ電流を電流経路からベース極に流し、バイアス抵抗をオンしてバイアス電圧を通電しコンデンサーに充電したことから、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を有機結合半導体素子として構成し、素子の接続容量が直流電圧を遮断して遮断エネルギーを利用し、トランジスタとサイリスタとＵＪＴが夫々の制御電極漏れ電流を流し有機的に結合してバイアス抵抗をオンすると、コンデンサーがワンパルスの電圧を通電してバイアス電圧を通電したことから、直流電圧を直接的に高周波コンデンサー電圧電流に変換して素子の接続容量が高速に通電し通流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、直流電圧を素子の接続容量が遮断し、サイリスタがゲート漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し、バイアス抵抗をオンしてゲート回路をターンオンし電圧を出力すると、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供給電圧源からの干渉を断つ一方、主電圧を断たれ拘束されたＵＪＴが制御電極漏れ電流を流してゲート漏れ電流を流したことから、制御電極漏れ電流に応じてバイアス抵抗をオン状態に維持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、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バイアス電圧を通電すると、素子の接続容量がこの電圧を遮断しサイリスタ高抵抗が電界を形成してゲート漏れ電流を電流経路に流し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流をコンデンサーに充電する一方、電流経路に流れることによってベース漏れ電流を陽極に流しバイアス抵抗をオン状態に維持してバイアス電圧を通電したことから、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、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バイアス電圧を通電してサイリスタ高抵抗が電界を形成すると、電圧遮断エネルギーを利用してゲート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、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できるだけ小さくする電流経路を形成してＵＪＴ制御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、直流電圧をバイアス抵抗と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が遮断し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すると、トランジスタが電界形成を邪魔する電荷を一掃するベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオンし、飽和して残留する電荷のないバイアス電圧を供給してサイリスタが電界を形成したことから、コンデンサーが高速に充放電する高周波半導体素。
【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、素子の接続容量が直流電圧を遮断しコンデンサーがワンパルスの電圧を通電すると、トランジスタがコレクタ漏れ電流を絶ち電界形成を邪魔する飽和電荷を一掃するベース漏れ電流を流し、反対に、飽和して残留する電荷のないバイアス電圧をゲート経路に充電したことから、ゲート漏れ電流を流しＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート回路に充電し、この充電電圧電流を放電してコンデンサーが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バイアス電圧を通電してサイリスタ高抵抗が電界を形成すると、遮断エネルギーを利用して電流経路を形成してゲート漏れ電流を流しＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート回路の負側に充電する一方、電流経路の溝に流れることによってトランジスタがベース漏れ電流を流し、バイアス電圧を通電して電流経路から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駆動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てバイアス電圧を通電すると、サイリスタがゲート漏れ電流を流しＵＪＴが制御電極漏れ電流を流してゲート回路の負側に充電する一方、この漏れ電流が電流経路に流れることによってベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオン状態に維持し、バイアス電圧を電流経路に通電しゲート回路の正側に充電したことから、素子が充放電駆動して直流電圧を高周波のコンデンサー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てバイアス電圧を通電すると、サイリスタ高抵抗が電界を形成してゲート漏れ電流を電流経路に流し、この電流経路にＵＪＴ制御電極漏れ電流が流れることによってベース漏れ電流を流してバイアス抵抗をオン状態に維持し、ゲート回路に先頭値まで充電電圧を通電して充電を完了したことから、充電電圧と充電電荷を形成しバイアス抵抗をオフしてコンデンサーを放電転流し、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電圧遮断エネルギーを利用してゲート漏れ電流を流しバイアス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電圧吸引パワーを利用して直ちにゲート回路オフして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、主電圧を断たれたＵＪＴが制御電極漏れ電流を流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駆動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遮断してバイアス電圧を通電しゲート回路をオンしてサイリスタが駆動すると、サイリスタ電圧吸引パワーがトランジスタ４をオフしオフしたトランジスタ４のベース漏れ電流を利用してＵＪＴの主電圧を拘束したことから、ＵＪＴが制御電極漏れ電流を流しゲート漏れ電流を制限してゲート回路に先頭値まで充電し、充電を完了してコンデンサーを放電転流して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１６】
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てバイアス電圧を通電しゲート回路をオンしてトランジスタ縦続接続サイリスタを充電起動すると、ゲート漏れ電流を電流経路の溝に流してＵＪＴが電流制限し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流として途切れることなくゲート回路の負側に充電する一方、電流に対象とする電圧をゲート回路の正側に充電したことから、正弦波のコンデンサー充電電圧電流をゲート回路に供給して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１７】
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てバイアス電圧を通電しゲート回路をオンして素子を充電起動し、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直流電圧供給源からの干渉を断つと、主電圧を拘束されたＵＪＴがゲート漏れ電流を制限してＵＪＴ制御電極漏れ電流として充電又は放電電流を流したことから、正弦波の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１８】
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てバイアス抵抗をオンしてバイアス電圧を通電し素子を充電起動すると、サイリスタがゲート漏れ電流を電流経路の溝に流しＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート回路に充電し、充電を完了してゲート漏れ電流を停止しバイアス抵抗をオフしてコンデンサーを放電転流して素子が放電したことから、バイアス抵抗をオンオフし素子が高速に充放電してコンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項１９】
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てバイアス電圧を通電して素子を充電起動すると、ゲート漏れ電流を流してＵＪＴが制御電極漏れ電流を流し充電が完了してコンデンサーを放電転流し、素子や回路に残留する自由電荷をコンデンサー放電電圧電流として放電し電圧ゼロ点を形成して直流電圧を遮断したことから、コンデンサーを高速に充放電する高周波半導体素子。
【請求項２０】
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充電を完了して充電電圧と充電電荷を形成して放電転流すると、飽和した充電電圧が放電電圧を形成して回路に残存する自由電荷と充電電荷を放電電流として放電したことから、電流経路で放電電圧と放電電流が結合し消費して消滅し放電を完了して直流電圧を遮断し、再度の遮断エネルギーを利用して素子が充放電駆動して高周波電圧電流を供給したことから、高周波コンデンサー電圧を通電する高周波半導体素子。
【請求項２１】
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充電を完了して放電転流すると、サイリスタトリガモードを利用して充電電圧が充電電荷と残留電荷をＵＪＴ制御電極漏れ電流として途切れることなく放電し、サイリスタ内部で電圧と電流が結合して消滅し放電を完了して直流電圧を遮断し、回路の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て素子を充放電駆動したことから、高周波コンデンサー電圧を通電する高周波半導体素子。
【請求項２２】
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コンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成すると、立ち上がり接続容量を利用してＳＷ７が所定値でスイッチし接続容量回路を遮断して接続容量を制御電圧電流として供給したことから、制御電力に応じて直接的に直流電圧を電圧・電流変換して自動的に直流電力として供給制御して断続駆動する高周波半導体素子。
【請求項２３】
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て断続すると、コンデンサー電圧電流が電流経路に高速に流れてＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲート回路に充電し、充電電圧と充電電流と充電電荷と残留電荷からなる高周波接続容量回路を形成したことから、ベースとゲート極間を単にＳＷ７がスイッチするだけで接続容量を制御電圧電流に変換し、この制御電圧電流に応じて直流電圧を直接的に直流電力として自動的に供給制御して断続駆動する高周波半導体素子。
【請求項２４】
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を高速に充放電して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接続容量を制御電圧電流に変換し、この制御電圧電流に応じてサイリスタをターン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】
【技術分野】
【０００１】  本願は電力供給用の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を用いた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する。雑音ノイズを発生しないトランジスタ縦続接続サイリスタ高周波半導体素子と高周波半導体制御回路に関する。
【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回路に残留する自由電荷（残留電荷という）と結合し、回路抵抗や供給電圧源等と複雑に相互干渉しあう。例えば、コンデンサーの場合従来はワンパルスの通電によって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ていた。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ための回路を夫々必要として複雑になっていた。
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為の回路と、オンオフする為の信号電圧回路を必要とした。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、電子に対称として制御電極漏れ電流としてのベース漏れ電流が陰極から電極接合面の接続容量を通して陽極に流れ、反対に、電圧を通電して回路に残留する自由電荷を生じ、この電荷が遮断エネルギー（ｄｉ／ｄｔ，ｄｖ／ｄｔ）と複雑に絡み合い上記雑音ノイズを発生し、素子や機器等を破壊す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、直流電流を断つ回路を必要としたが上記同様雑音ノイズが発生し、その上に立ち下がり出力電圧等の無効電力で発熱するという問題を生じた。
従来、雑音ノイズ等は除去回路を用いて捨て、回路の劣化を早める等の問題を生じていたが、三端子トランジスタに三端子サイリスタを縦続接続した素子を提案するも、コンデンサーを高速に充放電する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用法では電圧遮断時雑音ノイズを発生し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回路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、電圧遮断エネルギーを利用し素子を構成する夫々の制御電極が漏れ電流を流し結合してバイアス電圧を通電し、直流電圧を遮断して断続する高周波半導体素子と制御用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、電圧遮断エネルギーを利用して回路の残留電荷を一掃する充放電電圧を作り、電圧ゼロ点を形成して直流電圧を遮断し断続して直流電圧を高周波コンデンサー電圧に変換したことから、直流電圧を直流電力として供給制御する高周波半導体スイッチ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し、トランジスタにサイリスタを縦続接続してサイリスタの主電圧をトランジスタが拘束する。負荷ＲＬの慣性運動を介した直流電圧ａ−−ａを素子に印加して制御回路を構成すると、素子の接続容量が直流電圧を遮断して電圧遮断エネルギーが電子を陰極Ｋに突入する。反対に、電圧−ａからサイリスタ３がゲート漏れ電流を流してゲート電極接合面に電流経路を形成し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を流しゲート回路に充電する。この充電電流が電流経路に流れることによって、トランジスタ２のベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオンしてバイアス電圧ｘを素子が通電する。
この電圧ｘをサイリスタ３と回路１が遮断し、サイリスタが電界を形成して回路１に通電すると、コンデンサーＣがワンパルスの電圧をＵＪＴのエミッタに通電してＵＪＴが制御電極漏れ電流をゲート極に流し、ワンパルスの電圧をゲート極から陰極に供給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てＵＪＴ制御電極漏れ電流を回路１に充電し回路１をターンオンする。出力電圧がゲート漏れ電流−ｘを電流経路に流してＵＪＴに供給する一方、電流経路に電流−ｘが流れることによってベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオン状態に維持して電圧ｘを回路１に夫々尖頭値まで充電して充電を完了する。充電電圧ｘが飽和し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーを放電転流し、電圧ｘを放電して直流電圧を断続的に遮断した結果、直流電圧を正弦波のコンデンサー電圧電流に変換して高周波接続容量回路を形成し、ＳＷ７がスイッチして接続容量を制御電圧電流に変換し自動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、本発明の半導体素子が直流電圧を遮断すると、遮断エネルギーがトランジスタとサイリスタとＵＪＴの各制御電極漏れ電流を流し、直流電圧を髭パルスのないコンデンサー充放電電圧電流に変換し、回路に残存する自由電荷を一掃し無くして直流電圧を遮断し、再度の遮断エネルギーを利用して素子が充放電する。結果、従来のスイッチ機能に加え雑音ノイズ発生を抑えて電力供給する変換効率の高い高周波半導体素子を創出する。
１，素子の接続容量が直流電圧遮断時のエネルギーを利用して、ベース漏れ電流を流しゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流し、直流電圧を遮断し断続してコンデンサーを高速に充放電する。この充放電電圧電流が電流経路に通電通流して直流電力を供給制御する制御法は、従来回路を画期的に簡素省略化したうえで直流電圧を直接的に電力変換する。本制御法は回路の極小化を計り電力変換効率を極めて高め制御法自体の信頼性を高める。
２，直流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すると、トランジスタとサイリスタとＵＪＴが夫々の制御電極漏れ電流を流して有機的に結合し、バイアス抵抗をオンオフしコンデンサーを高速に充放電して高周波半導体素子を構成する。この回路の消費する電力はわずかなＵＪＴ制御電極漏れ電流を消費する待機又は制御電力である。
結果、コンデンサー容量を小さく減らしてＣＲ時定数を短縮し、省電力の待機又は制御電力で電力変換効率の極めて高い電力供給制御する高周波半導体素子と制御法が成立し、従来見落とされた直流電圧遮断時の遮断エネルギーによって生じる雑音ノイズを無くして派生する諸問題を解消し、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を用いたゲート回路１をベースＢとゲートＧ間に側路接続してコレクタＣと陰極ｋを夫々導出して素子を構成し、コンデンサーのワンパルスの通電によって各制御電極が漏れ電流を流してバイアス抵抗をオンオフする。
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を接続して、図示の様にベース・ゲート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。トランジスタにスイッチ素子であるＵＪＴ及びサイリスタを夫々縦続接続して生じた接続容量が、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陰極に突入し、各制御電極漏れ電流を流しバイアス抵抗をオンオフして直流電圧ａ−−ａを直接高周波のコンデンサー充放電電圧電流に変換する。この高周波電圧電流が電流経路に流れ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の基本ブロック図に基づいて、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を縦続接続した素子の接続容量が、抵抗Ｒ１とゲート回路１を利用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を利用してトランジスタ２とサイリスタ３の夫々の制御電極を介して電子を電圧ａから電圧−ａに突入し、反対に、サイリスタ正帰還作用が陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔを利用して陰極ｋからゲート漏れ電流−ｘをゲート電極接合面の電流経路に流し、素子の接続容量が直流電圧と有機的に結合する。
電流−ｘは遮断エネルギーを利用してゲート電極接合面の接続容量に電位の溝をつくり、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できる限り小さくする電流経路を形成し、ゲート漏れ電流を流してＵＪＴ制御電極漏れ電流−ｘをコンデンサーに充電する。この漏れ電流−ｘが電流経路の溝に流れることによって電流を断つトランジスタ２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するベース漏れ電流を陽極ＡからベースＢに流し、バイアス抵抗Ｒ１をオンしてバイアス電圧ｘを回路１とトランジスタ２に供給する。トランジスタ２が飽和して残留する電荷の無い電圧ｘを陽極Ａに印加して陽極を拘束しサイリスタ高抵抗が遮断して電界を形成する。
【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。
直流電圧ａ−−ａを素子の接続容量が遮断して抵抗Ｒ１をオンすると、直流電圧ａからバイアス電圧ｘがトランジスタ２のベースＢから端子Ａに供給され、サイリスタ高抵抗が遮断して電界をＡ・Ｋ間に形成する一方、電圧ｘが回路１に供給されコンデンサーＣがワンパルスの電圧を通電する。
ワンパルスの電圧はＵＪＴのエミッタＥに通電してＵＪＴをバイアスしＵＪＴ制御電極漏れ電流を流してゲートＧに通電し、主電圧を拘束されたサイリスタのゲートＧから陰極ｋにバイアスする。サイリスタ高抵抗が直流電圧−ａからゲート漏れ電流−ｘを電流経路に流してゲートＧからＵＪＴに供給すると、内部抵抗損失を無視しうるＵＪＴ制御電極が電流制限してわずかな漏れ電流を途切れないでＣＲ回路の負側に充電する一方、ゲート漏れ電流が電流経路の溝に流れることによって電流経路からベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオン状態に維持して電流経路へ電圧を通電してＣＲ回路の正側に充電する。この充電電圧ｘと電流−ｘの通電通流に応じて充電電荷βを形成する。
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がオンし、充電電荷βがＵＪＴ導通抵抗を介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、回路に残留する自由電荷を出力電圧に変換し端子Ｂ・Ｇ間に電界ｂ−−ｂを形成して素子を充電起動する。
出力電圧がサイリスタ３を駆動するとサイリスタ電圧吸引パワーが直ちに回路１をオフし、トランジスタ４をオフしてＢ２電圧を断ち、電圧供給源からの干渉を断ち素子を充電起動する。ベース漏れ電流で拘束され主電圧を断たれたＵＪＴは電界ｂ−−ｂを消滅し充電を完了するまで、電流制限したゲート漏れ電流−ｘを途切れることなく制御電極漏れ電流−ｘとして流してＣＲ回路の負側に充電する一方、漏れ電流が電流経路に流れることによってベース漏れ電流を流しバイアス抵抗Ｒ１から電流−ｘに対称とする電圧を通電した結果、髭パルスの無い滑らかな正弦波の充電電圧ｘを電流経路に通電してＣＲ回路の正側に充電し、立ち上がり充電電圧ｘと充電電流−ｘを通電して通流する。
【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基本動作を補足説明する。
遮断エネルギーを利用してトランジスタとサイリスタとＵＪＴが夫々制御電極漏れ電流を流して有機的に結合すると、コンデンサーがワンパルスの電圧を通電し回路１をオンして高速に充放電する。
回路１の出力電圧ｘがサイリスタトリガモードを利用して電界ｂ−−ｂを形成してベース・ゲート間をバイアスすると、サイリスタは端子Ａ・ＫとＡ・ＧとＧ・Ｋ間をバイアスされる。回路１のバイアス電圧が無くなるまで他からの介入を遮断したサイリスタ正帰還作用が陽極電流上昇率（ｄｉ／ｄｔ）を利用し、陰極から内部抵抗損失を無視しうるゲート漏れ電流−ｘを電流経路の溝に流す。
ゲート漏れ電流−ｘは損失を無視しうるＵＪＴ制御電極漏れ電流で制限され、途切れることなく立ち上がり充電電流−ｘをＣＲ回路に充電する一方、漏れ電流が電流経路の溝に流れることによって電界形成を邪魔する電荷を一掃するベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオン状態に維持して飽和して残留する電荷の無い電圧ｘをサイリスタ３に印加してサイリスタ高抵抗が新たな電界を形成する。
ＣＲ回路の電界ｂ−−ｂが無くなるまでゲート漏れ電流が制限されてＵＪＴ制御電極漏れ電流を充電する一方、ゲート漏れ電流が電流経路に流れることによって抵抗Ｒ１をオン状態に維持し、正負の電圧ｘと電流−ｘをＣＲ回路に夫々尖頭値まで充電し、充電を完了して抵抗Ｒ１をオフし放電する。
【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。
電圧ｘを充電して充電電荷βを形成しコンデンサーＣが充電を完了して電流−ｘを停止した結果、素子はバイアス抵抗Ｒ１をオフしてバイアス電圧ｘを停止し飽和接続容量回路を形成する。電圧ｘは飽和電圧となり図３の電界ｃ−−ｃを形成し、充電電荷βが制御電極漏れ電流を流してコンデンサーを放電転流する。飽和電圧ｃ−−ｃが充電電荷βを途切れることなく無くすまでＵＪＴ制御電極漏れ電流として流してゲート漏れ電流を流し、立ち下がり電流−ｘを流して飽和電圧を正弦波の立下り電圧ｘとして放電する。この電流−ｘと電圧ｘが電流経路で結合し素子や回路１の残留電荷を消費して消滅し放電が完了して電圧ゼロ点を形成する。素子は電圧ゼロ点を利用して直流電圧を遮断し再度発生する遮断エネルギーを利用してバイアス抵抗Ｒ１をオンしオフして高速に充放電する。
コンデンサーは図１，２，３をワンサイクルとしてバイアス抵抗Ｒ１をオンオフして高速に充放電し、直流電圧を直接髭パルスの無い滑らかな正弦波のコンデンサー電圧電流に変換し、コンデンサー電圧電流を高速に充放電して充電電荷βと残留電荷γからなる高周波の接続容量回路を形成する。
この様に抵抗Ｒ１とゲート回路１を利用する素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、電圧遮断エネルギーが回路１を利用して素子や回路の残留電荷を高周波のコンデンサー電圧電流に変換する。この放電電圧ｘが残留電荷を消費し消滅して無くし、遮断エネルギーと切り離してバイアス抵抗をオンオフし電圧ゼロ点を形成して高周波接続回路を形成する。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、充電電圧ｘと充電電荷βを形成するためのほんのわずかなＵＪＴ制御電極漏れ電流を、素子の待機電力又は制御電力としてコンデンサーが充放電して消費する。
【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時定数に基づきコンデンサー電圧電流がゲート漏れ電流−ｘを流してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流し電流経路に電位の溝を作っては消滅する。この電位の溝に電流−ｘを流して電荷γを残留しては電流経路と共に消滅し、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する電荷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制御電極漏れ電流を充電又は放電電流として流しゲート漏れ電流を制限して流したことから、ベース漏れ電流を供給制御し抵抗Ｒ１をオンオフして高周波電圧を通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は充放電して立ち上がり接続容量ｘ，−ｘ，β，γ回路を形成し待機電力を供給して素子を充放電する。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、立ち上がり接続容量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オンし、繰り返しスイッチをして素子を断続駆動する。
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。設定した所定値のトリガ動作点の電圧ｘが直流電圧の電圧を変換して出力し、飽和領域の直流電流増幅率利得のコレクタ電流が出力電圧の電流を供給し、この出力電圧電流が保持電流を供給し直流電力を供給制御して直流電圧を遮断する。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を通流し充電電圧ｘを通電する素子の電界が変動して電流−ｘと電圧ｘの供給バランスが崩れそうになると、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、この電流−ｘに対称とする電圧ｘを通電して所定値に設定した接続容量がＳＷ７をスイッチする。ＳＷ７のスイッチによって生じる制御電力ｂ，−ｂ，β，γが直流電圧を電圧電流変換し、遅相電流を発生しない直流電力を負荷ＲＬに供給しその上で負荷の変動や環境に即応する直流電力を供給する。直流電圧を安定度と応答の質を極めて高め即応して追隋する直流電力として供給するフィードバック制御機能を開発し、直接的にして自動的にサイリスタ保持電流を供給制御する素子を創出して電力変換効率を極めて高める。
【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遮断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、ＳＷ７をスイッチさせない制御を計ると接続容量が所定値以下となり素子をオフする。滞留電荷γを掃出し電位の溝をなくして電流経路を消滅して直流電圧をオフし、安定したオフ状態を維持して充放電する。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する電荷γを生じ、所定値の接続容量になるまでＳＷ７はオフ状態を維持してチャタリングを防止する。この経路の滞留電荷γを利用して所定値以上の接続容量β，γ，ｘ，−ｘを供給すると、ＳＷ７のスイッチを利用して素子は断続駆動し直流電力を断続的に出力する。尚、接続容量が所定値に達しない場合、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、ＳＷ７がスイッチするまで素子の接続容量は充放電し、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がオフすると、滞留電荷γをなくして電流経路を消滅しチャタリングをなくして直流電力を供給制御する自動制御法として開発した。尚、ＳＷ７は所定値の接続容量β，γ，ｘ，−ｘを利用して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を遮断して制御電圧電流ｂ−−ｂ，β，γとして供給し素子をトリガしてオンさせる。
【実施例９】
【００１５】  上述の様に、遮断エネルギーを利用して直流電圧を直接的に正弦波のコンデンサー電圧・電流に変換し、直流電圧を自動的に直流電力に変換して供給制御する変換効率の高い高周波半導体素子を構成する。素子の接続容量が直流電圧を遮断し遮断エネルギーを利用してコンデンサーがワンパルスの電圧を通電すると、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を流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経路を形成してＵＪＴ制御電極漏れ電流を流す一方、バイアス電圧をゲート回路に充電してゲート回路をオンする。この出力電圧がサイリスタに電界を形成してゲート漏れ電流を流すと、直ちにゲート回路をオフしてＵＪＴの主電圧を断ち直流電圧源からの干渉を遮断し、ＵＪＴ制御電極漏れ電流を途切れることなく流してコンデンサーに充電する。
ＵＪＴは制御電極漏れ電流−ｘを充電が完了するまでゲート漏れ電流を制限して途切れることなくゲート回路に充電し、電流経路に流れることでベース漏れ電流を流しバイアス抵抗をオン状態に維持し、髭パルスのない滑らかな電圧ｘを通電し正負の電圧電流をゲート回路に尖頭値まで充電する。
ゲート回路が充電を完了し抵抗Ｒ１をオフしてコンデンサーを放電転流し、充電電荷β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電圧ｘを通電し、コンデンサー電圧電流を放電し自由電荷を消滅して直流電圧を遮断する。このことから、素子が充放電して高周波の髭パルスの無い滑らかなコンデンサー電圧電流を通電通流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。
本案の半導体素子の制御電極漏れ電流を用いた制御用法では、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バイアス抵抗をオンオフし素子が充放電して直流電圧を直接高周波コンデンサー電圧電流に変換する。これは汎用性を持つ基本とした高周波半導体素子と制御回路を表記し、従来の制御用法と比較する。素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、トランジスタにスイッチ素子を夫々縦続接続して回路失損をできるだけ小さく構成したことから、夫々の制御電極が有機的に結合して漏れ電流−ｘを流しバイアス電圧を通電してバイアス抵抗をオンオフし、電流経路に滞留する電荷を除き回路の残留電荷を正弦波のコンデンサー電圧電流に変換し、電圧ゼロ点を作り出して直流電圧を遮断し断続して素子を高速に充放電する。
このことから、素子は回路に残留する自由電荷を消滅し無くして、自由電荷と遮断エネルギーとを切り離して直流電圧を遮断し、雑音発生することもなく充放電する高周波スイッチ機能を得る。例えば、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する。これは、コンデンサー容量を減らしコンデンサーを高速に充放電して高周波接続容量回路を形成し、接続容量に応じて直接的に直流電圧を電力変換して自動的に供給制御する高周波半導体素子が成立する。
【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    立ち上がり充電電圧
ｃ−−ｃ    立下り放電電圧                                    である。