【手続補正書】
【提出日】平成22年10月25日(2010.10.25)
【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回路を構成する一方、トランジスタにサイリスタを縦続接続した回路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を利用してサイリスタ高抵抗が電極漏れ電流を流し、トランジスタがベース漏れ電流を流して直流電圧と有機的に結合し、直流電圧を自動的に制御電圧・電流に変換して直流電圧を直接的に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。
【請求項２】
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ゲート回路１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として構成する一方、コンデンサー容量を十分に小さく制限したゲート回路１を側路接続すると同時に、トランジスタのエミッタにサイリスタの陽極を直結し電気的に直列接続し、サイリスタ高抵抗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すように縦続接続したことから、直流電圧を自動的に高周波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。
【請求項３】
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として構成する一方、直流電圧を回路の接続容量が遮断し半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると同時に、バイアス抵抗と側路接続したゲート回路を利用してサイリスタ高抵抗が陰極から電流の入り口を一括し一本にするサージ電流の運動エネルギーを吸収して電子層の静電容量を放電したことから、直流電圧を高周波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。
【請求項４】
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として構成する一方、回路の接続容量が直流電圧を遮断して半導体側の電子層が反転し静電容量を形成してサージ電流を突入すると、サイリスタ高抵抗が陰極漏れ電流を流しサージ電流の運動エネルギーが静電容量をドリフト電流に変換し、ドリフト電流が静電容量を放電してバイアス抵抗をオンしたことから、直流電圧を高周波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。
【請求項５】
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として構成する一方、直流電圧を回路の接続容量が遮断しゲートの半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると、サイリスタがサージ電流を陰極から吸収し陰極漏れ電流を流して電子層の静電容量を放電し、ドリフト電流を流しバイアス抵抗をオンして電流制御し陰極漏れ電流に応じるベース電圧を供給したことから、直流電圧を高周波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。
【請求項６】
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として構成する一方、直流電圧を回路の接続容量が遮断し半導体側の電子層が反転し静電容量を形成し放電してドリフト電流を流すと、ドリフト電流が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し、サイリスタ高抵抗がベース電圧を遮断し電界を形成して電極漏れ電流を流したことから、直流電圧を高周波電圧電流に変換して直流電圧を直流電力として供給制御する高周波半導体。
【請求項７】
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として構成する一方、回路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サイリスタ高抵抗が電極漏れ電流を流すと、陰極漏れ電流をゲートの電位の溝に流し、ゲート漏れ電流を流してコンデンサーに充電する一方、電位の溝で静電容量を放電しドリフト電流を流して陽極漏れ電流を流したことから、直流電圧を高周波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。
【請求項８】
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として構成する一方、回路の接続容量が直流電圧を遮断してサイリスタ高抵抗がドリフト電流を流しバイアス抵抗をオンしてベース電圧を供給すると、トランジスタがベース電圧と同電位の陽極電圧を供給してサイリスタ高抵抗が遮断し、サイリスタ高抵抗が電界を形成して電極漏れ電流を流したことから、直流電圧を高周波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。
【請求項９】
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として構成する一方、回路の接続容量が直流電圧を遮断しサージ電流を吸収してサイリスタ高抵抗が陰極漏れ電流を流すと、トランジスタが空間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、陰極漏れ電流に応じたベース電圧を供給しサイリスタ高抵抗が遮断して電界を形成したことから、直流電圧を高周波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。
【請求項１０】
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として構成する一方、直流電圧を回路の接続容量が遮断して電子層に静電容量を形成すると、静電容量を放電してコンデンサーを充電し、充電を完了すると、コンデンサー充電電荷をゲートに放電して電子層に充電し、コンデンサーと電子層が反対状態の対称回路を構成し反比例して高速に充放電したことから、直流電圧を高周波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。
【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するトランジスタ縦続接続サイリスタ高周波半導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本願は、三端子ＮＰＮ型トランジスタ２のエミッタ極と三端子サイリスタ３の陽極Ａを縦続接続し、コレクタとベースとゲートと陰極を夫々導出し、コレクタとベース間にバイアス抵抗Ｒ１を、ベースとゲート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、コレクタと陰極を外部端子として導出し、基本回路としたトランジスタ縦続接続サイリスタ高周波半導体に関する。
【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半導体スイッチ素子が用いられる。トランジスタやサイリスタ等の半導体を用いて直流電圧を遮断した場合、直流電圧遮断時、陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔや陽極電圧上昇率ｄｖ／ｄｔからなる電圧遮断エネルギーが陰極からサージ電流を突入し、反対にサージ電圧を通電して回路抵抗や電圧供給源等と複雑に干渉しあう。更に、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を必要として回路自体が複雑になる。これらの共通の問題点を掘り下げる。  例えば、電圧を断つことのできないトランジスタの場合、常時負のバイアス電圧を印加して陽極の通電阻止を続ける直流電圧を断つ回路とオンオフするための信号回路を必要とする。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や信号電圧回路を用いてゲートを電圧制御して直流電圧を遮断していたが、電圧遮断時ゲートの半導体側の電子層が反転して静電容量（又は電子層の静電容量という）を形成し、雑音と複雑に絡み合いオフできない事故等を生じた。コンデンサー回路の場合、コンデンサーを充放電して信号電圧を出力していたが、電圧遮断時ワンパルスの電圧を通電しコンデンサー容量に寄生する自由電荷と干渉しあい髭パルスの雑音を発生した。  従来、半導体を電圧制御して直流電圧を遮断し半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると、空間電荷を形成し電子密度の差を生じて拡散電流を流しこの寄生効果によって自由電荷を流して電圧遮断能力を悪くした。例えば、明確なオンオフ信号電圧を用いるも雑音と複雑に絡み合いチャタリングやオフできない問題等、素子や機器を破壊する恐れを生じて信頼性が得られなかった。  上記問題に対処した従来のあいまい理論に対し、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がサージ電流を利用して直流電圧と有機的に結合する高周波半導体を創出する。【０００３】
【特許文献】特開昭５９−２１２７５、特開２００６−２０７１０、平成８特願３５９３６９、本案に関するその他数件。
【発明が解決しょうとする課題】
【０００４】  これらの問題に対し、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。が、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、コンデンサーと電子層は電気的にゲート回路で遮断している。接続容量が直流電圧を遮断し半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると、静電容量が空間電荷を形成し電子密度の差を生じて拡散電流を流し、この寄生効果よって自由電荷を流して電圧遮断能力を悪くした。本案は、コンデンサー充電容量をゲートに放電して電子層の静電容量に充電しコンデンサーを高速に充放電し、直流電圧を高周波制御して直流電力を直接的に供給制御する高周波半導体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、充放電するためにコンデンサー容量を大きく電界を強くした低周波制御であり、コンデンサー充電容量と雑音が複雑に絡み合い電圧遮断能力を悪くした。  本案は、サイリスタが直流電圧を遮断し電子層が反転して静電容量を形成すると、電子層の静電容量を放電してコンデンサーを充電し、コンデンサー充電電荷を形成すると放電して電子層に充電し、コンデンサー充電容量と電子層の静電容量が反比例して高速に充放電して静電容量を減らし、直流電圧を高周波制御して直流電力を供給制御する半導体の動作原理を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  解決手段として、図示の様にトランジスタにサイリスタを縦続接続し、バイアス抵抗Ｒ１を接続しトランジスタ縦続接続ＵＪＴゲート回路１を側路接続して回路を構成する。コンデンサー容量を小さく制限したゲート回路１を側路接続しオフ状態のサイリスタ高抵抗を形成して直流電圧を遮断すると、陰極からサージ電流を突入し抵抗Ｒ１をオンしてサイリスタ高抵抗が電界を形成する。  本案のサイリスタ高抵抗が直流電圧を遮断しゲートの半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると同時に、回路１を利用してサイリスタ高抵抗が電流の入り口を一括し一本にして生じたサージ電流の突入エネルギーを吸収し、陰極漏れ電流を流してゲートでサージ電流の運動エネルギーが電子層の静電容量を放電し、ドリフト電流を流し陽極漏れ電流を流して空間電荷を一掃するベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオンしてベース電圧を供給する。ベース電圧と同電位の陽極電圧を供給しサイリスタ高抵抗が電極漏れ電流−ｘを流し回路１をオンして直流電圧を高周波制御する。  高周波の出力電圧に応じてサイリスタ高抵抗が電界を形成して電極漏れ電流−ｘを流すと、コンデンサーに立ち上がり正弦波電流−ｘを充電して電子層の静電容量を放電し、ドリフト電流を流し抵抗Ｒ１を電流制御し充電電圧ｘを供給して立ち上がり正弦波電圧ｘを形成する。充電を完了し充電電荷と飽和電圧を形成してコンデンサーが放電転流すると、充電電荷をゲートに放電して電子層に充電し飽和電圧を陰極に放電して立下り正弦波電圧ｘを形成し、放電を完了すると直流電圧を遮断しコンデンサーが充電転流して電子層が反転する。高速に充放電し空間電荷を無くして静電容量を減らしＣＲ時定数を短縮して直流電圧を高周波制御し、立ち上がり接続容量を利用してＳＷ７が自動的にスイッチし、直流電圧を高周波制御し直接的に直流電力を供給制御する半導体を創出する。
【発明の効果】
【０００６】  産業界の米粒といわれて久しい半導体業界において、本発明の接続容量を制限した回路が直流電圧を遮断してサージ電圧を通電すると、サイリスタがサージ電流の運動エネルギーを吸収して陰極漏れ電流を流し、電子層の静電容量αをドリフト電流に変換して静電容量を放電し抵抗Ｒ１を電流制御してコンデンサー充電電荷βを形成する。充電を完了すると、充電電荷βをゲートに放電して電子層の静電容量αに充電し、空間電荷を無くして静電容量を減らし直流電圧と有機的に結合して直流電圧を高周波制御する半導体を創出する。従来の半導体側の電子層が反転して静電容量を形成し、空間電荷を形成して拡散電流を流しこの寄生効果によって自由電荷を流す欠点を解消する。  １、本案は、サイリスタが電子層の静電容量をドリフト電流に変換して放電し直流電圧を高周波制御して直流電力を供給制御する。本制御法が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して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側路接続した回路がサイリスタ高抵抗を利用して直流電圧を遮断し、半導体側の電子層が反転し静電容量を形成してサージ電流を突入する。充電電流−ｘを流し電子層の静電容量をドリフト電流に変換して放電し電圧ｘを供給し電界を形成してコンデンサーを充電し、充電を完了すると、充電電荷をゲートに放電し電子層の静電容量に充電して飽和電圧ｘを陰極に放電する。コンデンサー充電電荷βと電子層の静電容量αが反対状態の対称回路を構成し、反比例して高速に充放電し直流電圧を高周波制御して問題を解消する。  結果、電圧遮断時、サイリスタ高抵抗がサージ電流を吸収して静電容量をドリフト電流に変換し、静電容量を減らしＣＲ時定数を短縮して電力変換効率を高める高周波半導体を成立させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  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、バイアス抵抗Ｒ１をコレクタＣとベースＢ間にトランジスタ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を外部端子として導出してトランジスタ縦続接続サイリスタ素子を構成し、サイリスタが高抵抗を形成して電極漏れ電流を流すようにコンデンサー容量を制限した回路１を対応する。  素子を構成するゲート回路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間に容量を制限した転流コンデンサーＣ接続充電抵抗Ｒを側路接続してゲート回路１を構成し、側路接続したことでサイリスタが電流を一括し一本にしてサージ電流の運動エネルギーを陰極から吸収する。  かかる構成時、直流電源Ｅを負荷ＲＬに投入し慣性運動を介した直流電圧ａ−‐ａを素子に供給する。素子の接続容量が直流電圧を遮断しサージ電圧を抵抗Ｒ１から陰極に通電して陰極からサージ電流を突入し、サイリスタ高抵抗が陰極漏れ電流を流し電子層の静電容量をドリフト電流に変換し、陽極漏れ電流を流して静電容量を放電し抵抗Ｒ１をオンして電圧ｘを供給し、サイリスタが電界を形成して直流電圧と有機的に結合する。高周波電圧を通電しタイムラグを得て接続容量回路を形成し、接続容量を利用してＳＷ７をスイッチし直流電力を供給制御する高周波半導体を創出する。  尚、ＣＲ回路に並列接続したＳＷ７は接続容量に応じて自動的に起動するスイッチである。【０００８】  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。電流を断てないサイリスタが漏れ電流を流し、電流を断つトランジスタがコレクタ漏れ電流を断ちベース漏れ電流を流すように、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を直結し電気的に直列接続するために縦続接続する。コレクタ・ベース間にバイアス抵抗Ｒ１を、ベース・ゲート間にサージ電流を陰極から突入して抵抗Ｒ１を電流制御するようにゲート回路１を側路接続し、素子に直流電圧ａ−‐ａを供給し正電圧ａがコレクタＣに負電圧−ａが陰極Ｋに供給される。  素子が直流電圧ａ−‐ａを遮断すると、ゲートの半導体側の電子層が反転して静電容量αを形成すると同時に、電圧遮断エネルギーが陽極電圧上昇率ｄｖ／ｄｔを利用してサージ電圧を電圧ａから電圧−ａに通電し、陽極電流上昇率ｄｉ／ｄｔを利用して電圧−ａから抵抗Ｒ１にサージ電流を突入する。  サイリスタ高抵抗を利用して素子が直流電圧を遮断すると、ゲートの半導体側の電子層を反転して静電容量を形成する一方、電流を一括し一本にするサージ電流を突入して陰極漏れ電流−ｘを流し、ゲートに電位の溝を形成し電荷γを残留して電流を散乱しない電流経路を形成して高速に充放電する。サージ電流を吸収し陰極漏れ電流−ｘを流して電位の溝でサージ電流の運動エネルギーが静電容量を放電しＣＲ時定数に基づいたドリフト電流に変換し、ドリフト電流が静電容量を放電して陽極漏れ電流を流し、トランジスタがコレクタ漏れ電流を断って空間電荷を一掃するベース漏れ電流を流し、抵抗Ｒ１をオンし電流制御して陰極漏れ電流−ｘに応じた電圧ｘをベースに供給する。【０００９】  図２は、高周波電圧・電流のワンパルスの立ち上がり充電ブロック図である。電圧ｘをベースに供給すると、コンデンサーがワンパルスの電圧をＵＪＴのエミッタＥに通電してゲート・陰極間に電界を形成する一方、トランジスタがベース電圧ｘと同電位の陽極電圧を供給してサイリスタ高抵抗が遮断し陽極・陰極間に電界を形成して電極漏れ電流を流す。サージ電流を吸収して陰極漏れ電流−ｘを電流経路に流し、電位の溝からゲート漏れ電流を流しＵＪＴ電極を利用してコンデンサーに充電する一方、電位の溝でサージ電流の運動エネルギーが静電容量αを放電し陽極漏れ電流を流して抵抗Ｒ１を電流制御し、ベース電圧ｘを供給して電圧を断つサイリスタ高抵抗が陽極から陰極への放電を断って電圧ｘを高くして充電電荷βを形成し、ＵＪＴが負性抵抗を示してターンオンする。ＵＪＴ導通抵抗を利用して充電電荷βがベース電流を流し抵抗Ｒ２をオンし、ベース電圧を通電してトランジスタ４を駆動しゲート回路１をオンして高周波電圧を出力する。  電界ｂ−‐ｂを形成してサイリスタ高抵抗は陰極から電位の溝に陰極漏れ電流−ｘを流しゲート極，陽極から夫々電極漏れ電流を流す。電位の溝からゲート漏れ電流を流しＵＪＴ電極が電流制限して立ち上がり正弦波電流−ｘをコンデンサーに充電する一方、電位の溝で電流−ｘの運動エネルギーが静電容量αをドリフト電流に変換し、陽極漏れ電流を流してベース漏れ電流を流し抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御し、充電電流−ｘに応じた電圧ｘを供給して立ち上がり正弦波電圧を形成する。【００１０】  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。回路１の高周波電圧が充電電圧ｘを供給する。直ちにサイリスタ電圧吸引パワーが回路１をオフしオフした回路１がＵＪＴのＢ２電極の電圧を拘束して供給電圧源や外界からの干渉を断つ一方、サイリスタ高抵抗は電圧ｘの供給によって電界を形成維持し、一連の充電動作を繰り返して立ち上がり正弦波電圧・電流からなる高周波続容量回路を形成する。電界に応じて電流−ｘをコンデンサーに充電する一方、電位の溝で電流−ｘの運動エネルギーが電子層の静電容量を放電する。ドリフト電流が抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御し充電電圧ｘを供給して立ち上がり正弦波電圧ｘを形成し、正弦波電圧ｘの供給でサイリスタ高抵抗は電界を維持して立ち上がり正弦波電流−ｘを充電し、高周波接続容量は立ち上がり正弦波電流−ｘを充電して立ち上がり正弦波電圧ｘと充電電荷βを形成する。  コンデンサーは立ち上がり正弦波電流−ｘを充電し、充電電荷βと立ち上がり正弦波電圧ｘを形成して高周波接続容量回路を形成する。充電が完了すると、電界ｂ−‐ｂを消滅して充電電圧ｘが飽和し充電電荷βと飽和電圧ｘを形成して電流−ｘを停止し、直流電流を断って抵抗Ｒ１をオフし直流電圧を遮断してコンデンサーが放電転流し、静電容量を消滅して半導体側の電子層が反転する。【００１１】  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。接続容量を消滅し電流を断って抵抗Ｒ１をオフし半導体側の電子層が反転してコンデンサーが放電転流する。サイリスタ高抵抗が飽和電圧ｘと充電電荷βを利用して電界ｃ−‐ｃを形成し、電界ｃ−‐ｃが電極漏れ電流を断てないＵＪＴとサイリスタ高抵抗を利用して充電電荷βを途切れないように電流制限し、立ち下がり正弦波電流−ｘをゲートに放電して電子層の静電容量αに充電する。  上記正弦波電流−ｘがサイリスタトリガモードを利用して抵抗Ｒ１で拘束した飽和電圧ｘを陰極に放電して立下り正弦波電圧を形成し、充放電するための駆動電力として電圧ｘと電圧−ａが結合して電力を消費し、待機又は制御電力として高周波電圧ｘを陰極に通電して素子が高速に充放電する。  立ち下がり接続容量が電界ｃ−‐ｃを消滅して電流経路の電位の溝と溝に残留する電荷γを消滅し、充電電荷βをゲートに放電し電子層の静電容量αに充電して消滅し、放電を完了して直流電流を断って直流電圧を遮断し、コンデンサーが充電転流して半導体側の電子層が反転して図１に戻る。  図１，２，３をワンサイクルとしてコンデンサーを充放電し電子層を放充電して電子層に寄生する自由電荷を無くし減らしてＣＲ時定数を短縮し、飽和電圧ｘを陰極に放電し電力を消費してＣＲ回路を充放電する。即ち、ワンサイクルの充電電流−ｘを流してコンデンサー充電電荷βを形成する一方、電子層の静電容量αを放電してドリフト電流を流し抵抗Ｒ１を電流制御して正弦波電圧ｘを形成する。コンデンサーが充電を完了して静電容量を消滅し電子層が転流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飽和電圧ｘを陰極に放電し、充電電荷βをゲートに放電して電子層の静電容量αに充電し、放電を完了すると、コンデンサーが充電転流して半導体側の電子層が反転する。高周波電圧ｘを陰極に放電するわずかな駆動電力を電力消費し、コンデンサー充電容量と電子層の静電容量が反対状態の対称回路を構成し高速に反比例し充放電して直流電圧を高周波制御する。【００１２】  図２において、立ち上がり接続容量がＳＷ７をスイッチした時のトリガブロック図である。素子の接続容量を最適値に設定しゲート回路をオンして高周波電圧をサイリスタ高抵抗に供給すると、充電電流−ｘをコンデンサーに充電する一方、静電容量を放電し抵抗Ｒ１を電流制御して充電電圧ｘを供給し、電界を形成し充電電流−ｘを流して充電電圧を供給する一連の充電動作によって、立ち上がり高周波接続容量が正弦波電流−ｘを流して正弦波電圧ｘと充電電荷βと残留電荷γを形成する。充電電流−ｘが陰極漏れ電流を電流経路に流し電位の溝を作っては電荷γを残留し、コンデンサーが充放電して電位の溝と残留電荷γを形成しては消滅する高周波の繰り返しタイムラグを得て、閾値の立ち上がり接続容量回路を形成して電位の溝に積み重ねるわずかな滞留する電荷γを生じ、又は保持電流で生じる滞留電荷γが電流経路の電位の溝を維持し、高速に充電電流−ｘを流して充電電圧ｘを高くし充電電荷βと残留電荷γからなる閾値の立ち上がり接続容量を形成する。  図２の充電ブロック図において、ＣＲ回路に接続したＳＷ７は所定の閾値の立ち上がり接続容量ｘ，−ｘ，β，γ回���を形成するとスイッチしてサイリスタをトリガする。サイリスタ高抵抗が正弦波充電電流−ｘを流し滞留電荷γを生じて正弦波電圧ｘと充電電荷βを形成し、明確なトリガ動作点の接続容量に至るとＳＷ７はスイッチしサイリスタをトリガして駆動電力ｂ，−ｂ，β，γを供給する。  滞留電荷γの有無に応じてＳＷ７がスイッチしてサイリスタをターンオンすると、充電電荷βを利用してサイリスタを導通状態に維持し、電流−ｂが端子ＧからＢにベース電流を流し端子ＢからＡへベース電圧ｂを通電してトランジスタ２がオンし、高利得にして飽和領域の直流電流増幅率ｈｆｅ利得のコレクタ電流を出力する。トリガ動作点の可変制御を可能とする出力電圧が直流電圧を電圧変換し、高利得と直線性の両方を満足する飽和領域のコレクタ電流が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を得て保持電流が直流電圧の電流を断ち、電圧制御機能を得てサイリスタがオフして直流電圧を遮断し再度のＳＷ７のスイッチで素子がオンして断続する。【００１３】  図２の立ち上がり接続容量回路において、制御電圧電流を用いてフィードバック機能を開発する。負荷が変動して供給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電荷の供給バランスが崩れそうになると、コンデンサーが充電電流−ｘを供給制御して電界ｂ−‐ｂを変動し、変動する電界に即応する正弦波電流−ｘを流して正弦波電圧ｘを増減する。単一の正弦波電圧電流を充電して所定の閾値以上の立ち上がり接続容量になると、滞留電荷γを利用してＳＷ７が自動的にスイッチし制御電圧電流ｂ，−ｂ，β，γを供給して直流電力を供給制御する。  その上で負荷の変動や環境に即応した直流電力を供給制御し、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機能を開発し、充電電荷βと滞留電荷γを形成する正弦波電圧電流の制御電力が直流電力を出力し、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、立ち上がり立下り無効電力のない直流電力を供給制御して変換効率の高い高周波半導体を創出する。  更に、ＣＲ回路とＳＷ７と抵抗Ｒ１やゲート回路１を最適値の所定値に設定し、高周波接続容量回路を形成してサイリスタ高抵抗に充電電流−ｘを供給すると、閾値の接続容量からそれの頂点の立ち上がり接続容量と、立下り接続容量及び閾値以下の立ち上がり接続容量を境とし、接続容量に応じて明確にオンするオンしないという境界を持つサイリスタ高抵抗特性を作り出し、高周波のタイムラグを得てＳＷ７が自動的にスイッチしミストリガやチャタリングの無い自動制御法を開発する。【００１４】  この制御法では、素子の接続容量を構成するバイアス抵抗Ｒ１やゲート回路１に可変抵抗や抵抗値急変素子等を用いて充放電する接続容量を供給すると、負荷の環境運動に適した接続容量を作り出し、わずかな滞留電荷を形成するサイリスタ高抵抗に所定の接続容量が電界を形成して充電電流−ｘを供給し、閾値の接続容量に至ると滞留電荷を利用してＳＷ７が自動的にスイッチし接続容量を制御電力として供給し、サイリスタをトリガし素子を断続駆動する自動制御法を創出する。例えば、広範囲な環境運動の変化に対応する負荷の場合や位相制御に応じて��Ｗ７がスイッチする場合等、立ち上がり接続容量と立ち下がり接続容量の境界付近にＳＷ７を設定し、センサー等を対応して位相制御を計ると、立ち下がり接続容量を利用してＳＷ７がスイッチしない制御法を可能とする。  素子がオフし接続容量−ｘ，ｘ，γ，αを消滅して再度ＳＷ７がスイッチする場合、サイリスタ高抵抗にＣＲ回路とＳＷ７による微積分時定数の接続容量を供給するタイムラグを得て生じる、立ち上がり接続容量を利用してＳＷ７はスイッチしチャタリングをなくする自動制御法を創出する。【００１５】  上述の様に、容量制限した素子の接続容量が直流電圧を遮断すると、半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると同時にサイリスタがサージ電流を吸収する。サイリスタ高抵抗が充電電流−ｘをコンデンサーに供給する一方、電子層の静電容量αを放電しドリフト電流を流しバイアス抵抗をオンして電圧ｘを供給し陰極への放電を断って充電電圧ｘを高くする。充電電圧ｘの供給を受けサイリスタ高抵抗は充電電流−ｘを流し、ドリフト電流を流し抵抗Ｒ１をオン状態に電流制御する。この一連の充電動作で充電電圧ｘを高くし充電電荷βを形成してゲート回路１をターンオンする。  ゲート回路の高周波の出力電圧がサイリスタ高抵抗に電界を形成し、充電電流−ｘを流し充電電圧ｘを高くして立ち上がり接続容量回路を形成し、接続容量が充電電荷βと飽和電圧ｘを形成してコンデンサーが充電を完了する。コンデンサーが放電転流して飽和電圧ｘを陰極に放電して駆動電力を消費し、充電電荷βをゲートに放電し電子層の静電容量αに充電し立ち下がり接続容量回路を形成してコンデンサーが放電を完了する。充電電荷βを消滅し電子層の静電容量αが充電を完了し、立ち下り接続容量又は保持電流が電流−ｘを断ち直流電圧を遮断して高速に充放電を繰り返す。  充放電するコンデンサーが充電転流すると、立ち上がり正弦波電流−ｘをコンデンサーに充電する一方、静電容量αを放電しバイアス抵抗Ｒ１を電流制御して立ち上がり正弦波電圧ｘと充電電荷βを形成する。充電電圧ｘが飽和し抵抗Ｒ１をオフし充電を完了してコンデンサーが放電転流すると、飽和飽圧ｘを陰極に駆動電力として放電し充電電荷βをゲートに放電して電子層の静電容量αに充電する。即ち、サイリスタ高抵抗が飽和電圧ｘを陰極に放電し素子が充放電してコンデンサーを充放電したことから、充電電荷βと静電容量αが反比例して高速に充放電する半導体を創出する。  サイリスタ高抵抗はタイムラグを得て所定の充電電流−ｘを流し充電電圧ｘと充電電荷βからなる立ち上がり接続容量回路を形成し、滞留電荷γの有無に応じてＳＷ７がスイッチするスイッチしないという境界を作り出して自動制御する。例えば、高周波電圧電流に対応してゲート回路のＳＷ７の位相制御を計れば、ＳＷ７が自動的にスイッチするスイッチしないという制御法を創出する。【００１６】  本案は、コンデンサー容量を制限し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直流電流を断って直流電圧を遮断すると、半導体側の電子層が反転して静電容量を形成すると同時にサージ電圧電流の運動エネルギーをサイリスタが吸収する。電位の溝で運動エネルギーが電子層の静電容量を放電してドリフト電流に変換し、ドリ���ト電流が静電容量を放電し抵抗Ｒ１を電流制御してコンデンサーを充電する。充電を完了すると、コンデンサー充電電荷βをゲートに放電して電子層の静電容量αに充電し、サイリスタトリガモードを利用して飽和電圧ｘを陰極に放電するわずかな駆動電力を消費して直流電圧を高周波制御する。コンデンサー充電電荷βと電子層の静電容量αが反対状態の対称回路を構成し、空間電荷を無くし高速に充放電して静電容量を減らす半導体、即ち、コンデンサーと電子層の容量を等しく反比例して充放電する高周波半導体の動作原理となり、同時に、充電容量と静電容量が反比例して充放電する高周波半導体素子の動作原理となる。  コンデンサー容量βを小さく制限して電子層の静電容量αを減らし、ＣＲ時定数を短縮して直流電圧を高周波制御する半導体が得られ、接続容量が供給する充電電流−ｘの電荷に応じて自動的にオンするオンしないという明確な境界を持つサイリスタ高抵抗特性を形成し、滞留電荷γの有無に応じＳＷ７をスイッチして直流電圧を直流電力として供給制御し、立ち上がり立下りの無効電力を無くし電力変換効率と電圧遮断能力を高め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においてもミストリガやチャタリング等の誤動作をしない制御を可能とし、高周波接続容量回路を形成して直流電圧を直接的に電力変換し自動的に供給制御する半導体の原理となる。
【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        コンデンサー接続充電抵抗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        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          充電電流又は放電電流ｘ          充電電圧又は放電電圧β          充電電荷γ          残存電荷又は滞留電荷ａ−‐ａ    直流電圧ｂ−‐ｂ    立ち上がり接続容量回路の電界ｃ−‐ｃ    立下り接続容量回路の電界                                  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】
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【図２】
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【図３】
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