JPS6118215A - 複合形スイツチ素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、２種以上の半導体素子を組合せて、単体使用
時とは異なる機能を発揮させ性能向上を図かる複合形ス
イッチ素子の駆動方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

かかる複合形スイッチ素子として、第４図に示すように
主制御弁としてのバイポーラトランジスタ１のエミック
側に補助制御弁としてパワーＭＯ５ＦＥＴ（パワーＭＯ
３型電界効果トランジスタ）２を接続したエミッタオー
ブンスイッチ回路と称せられるものがあり、自己消弧型
素子であるこのＦＥＴ　２を遮断させることによりそれ
まで流れていた負荷電流がバイポーラトランジスタ１の
コレクターベース間に転流し、トランジスタ１は高速で
遮断される。

すなわち、この転流はトランジスタ１のベースに負荷電
流と同じ値の逆バイアスベース電流を供給するのと同様
の動作及び効果をもたらすもので、第１図中５は転流電
流を流すべく順バイアス電流制限抵抗６に並列接続され
たダイオード、７は順バイアス用電源を示し、前記のご
とくパワーＭＯ３ＦＥＴ　２を遮断させるとそれまで流
れていた負荷電流はバイポーラトランジスタ１のコレク
タからベースへと流れ、さらにダイオード５から電源７
を通って転流が行われる。なお、ダイオード５０代わり
にツェナーダイオード９を使用するようにしてもよい。

ところでこのような第４図に示す従来の複合形スイッチ
素子では、バイポーラトランジスタ１を導通させる期間
に大きな順バイアスベース電流を供給してこれを深い飽
和状態にしてしまえば、あまり高速ターンオフは期待で
きず、また、コレクターベース間接合が阻止能力を回復
する際に印加される電圧、電流責務もかなり厳しいもの
になり、実質的には、スイッチング周波数を高められな
い可能性が大きい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、バイポー
ラトランジスタのエミッタに別の自己消弧型素子を直列
接続して構成される複合スイッチにおいて、バイポーラ
トランジスタが過飽和状態になるのを防止でき、該トラ
ンジスタのコレクタ、ベース間接合の逆阻止能力回復時
間の短縮とこの時の電圧電流責務の大幅な低減をも可能
として、実質的に高速スイッチング、高周波スイッチン
グの能力をいかんなく発揮できる複合形スイッチ素子の
駆動方法を提供することにある。

〔発明の要点〕

この目的は本発明によれば、主制御弁としてのバイポー
ラトランジスタのエミッタに補助側ｒＨＩｐとしての他
の自己消弧型の素子を直列接続した複合形スイッチ素子
において、該バイポーラトランジスタのコレクタにダイ
オードを、ベースにダイオード若しくは他のバイポーラ
トランジスタを、それぞれもう一方の端子を順バイアス
用電源側に共通接続するように接続し、バイポーラトラ
ンジスタのコレクタの電位がバイポーラトランジスタの
ベース電位を基準とした所定の電圧より低い場合には、
ベース信号電流をバイポーラトランジスタのコレクタ側
に分流させて、バイポーラトランジスタの順バイアスベ
ース電流を低減させることで、バイポーラトランジスタ
のコレクタ電位を所定の値に自動調節することにより達
成される。

〔発明の実施例〕

以下、図面に一ついて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明方法の第１実施例を示す回路図で、前記
従来例を示す第４図と同一構成要素には同一参照番号を
付した。

すなわち、バイポーラトランジスタ１のエミッタに別の
自己消弧型の素子であるパワー月Ｑｓ　Ｆｆ！Ｔ　２を
直列接続して、該ＰＥ７２のＯＮ、　ＯＦＦによってバ
イポーラトランジスタ１をもＯＮ、ＯＦＦさせることを
特徴とした複合形スイッチ素子において、バイポーラト
ランジスタ１のコレクタならびにベースに各々ダイオー
ド３．４を接続した。このダイオード３．４はバイポー
ラトランジスタ１がｎｐｎ型の時はダイオードのカソー
ド側を、そしてｐｎｐ型の場合はダイオードのアノード
側を接続し、前記２つのダイオード３，４の他方の端子
を順バイアス用電源７側に共通に接続し、このダイオー
ドの共通接続点にバイポーラトランジスタの順バイアス
ベース電流を供給するようにした。

このような回路で、パワーＭＯ３ＦＥＴ　２を導通させ
ると電源７〜抵抗６〜ダイオード４〜バイポーラトラン
ジスタ１のベース、エミッターパワーＭＯＳ　ＰＥＴ　
２のドレイン、ソースの経路で流れる電流により、バイ
ポーラトランジスタ１も導通する。

この時、バイポーラトランジスタ１のベース、工人ツタ
間飽和電圧とダイオード４の飽和電圧の和に対して、ダ
イオード３の飽和電圧とバイポーラトランジスタｌのコ
レクタ、エミッタ間飽和電圧が低くなろうとすると、ダ
イオード３にも順方向電流が分かれて流れ、この結果ダ
イオード４の順方向電流が低下してこれを防げる。そし
て、ダイオード３、ダイオード４の電圧を適正に配分す
ればバイポーラトランジスタの過飽和は防止できる。

次に遮断時にはパワーＭＯ３ＰＥＴ　２を遮断させると
それまで流れていた負荷電流がパイポーラトランジスタ
１のコレクタ、ベース〜ダイオード５〜電源７の経路に
転流し、深く飽和していなかったバイポーラトランジス
タ１は超高速で遮断する。

なお、該遮断時の電流経路は点線で示したツェナーダイ
オード９の回路によっても構成可能である。

他の実施例として、第２図に示すように第１図のバイポ
ーラトランジスタ１のベース側に接続したダイオード４
を廃止して追加のバイポーラトランジスタ８のベース、
エミッタ間をこれに替えて用いてもよい。

追加したバイポーラトランジスタ８のコレクタと、主電
流の制御に用いるバイポーラトランジスタ１のエミッタ
側に接続したパワーＭＯ５’　ＦＥＴ　２のもう一方の
端子間に順方向の直流電圧を印加し、さらに、追加した
バイポーラトランジスタ８に電源７からの順バイアスベ
ース電流を供給するようにした。

この第２図の第２実施例において用いられている追加の
バイポーラトランジスタ８のベース、エミッタ間を１つ
のダイオードと見なせば動作原理は第１図のものと同じ
である。ただ、バイポーラトランジスタ８が電流増幅機
能を有するので、同トランジスタ８に与える順バイアス
ベース電流は、かなり小さな値にでき、本実施例ではこ
れを抵抗１０を通して与えている。

そして、本実施例では、複合形スイッチを駆動するため
に必要な電力を低減できるという利点を有する。

また、第３実施例として第３図に示すように、第２図に
示す第２実施例に加えてバイポーラトランジスタ８の過
電流破壊防止などを目的として電流制限要素である抵抗
１１その他を追加することも考えられる。

なお、第２図ならびに第３図の実施例においても、遮断
時の電流経路はツェナーダイオード９の回路によっても
構成可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の複合形スイッチ素子の駆動方
法は、主制御弁としてのバイポーラトランジスタのエミ
ッタに補助制御弁としての自己消弧型の素子を直列接続
したエミッタオープンスイッチ回路において、バイポー
ラトランジスタが過飽和状態になるのを防止でき、該ト
ランジスタのコレクタ、ベース間接合の逆阻止能力回復
時間の短縮とこの時の電圧電流責務の大幅な低減を行い
、その結果、高速スイッチング、高周波スイッチングの
能力を実質的に確保できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ本発明方法の第１〜第３実施
例で用いる複合形スインチ素子の回路図、第４図は従来
の複合形スイッチ素子を示す回路図である。 １・・・バイポーラトランジスタ ２・・・パワー月Ｏ５ＦＥＴ ３．４．５・・・ダイオード ６・・・順バイアス制限抵抗 ７・・・順バイアス用電源 ８・・・バイポーラトランジスタ ９・・・ツェナーダイオード １０、１１・・・抵抗 第４図 Ｒ 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主制御弁としてのバイポーラトランジスタのエミッタに
   補助制御弁としての他の自己消弧型の素子を直列接続し
   た複合形スイッチ素子において、該バイポーラトランジ
   スタのコレクタにダイオードを、ベースにダイオード若
   しくは他のバイポーラトランジスタを、それぞれもう一
   方の端子を順バイアス用電源側に共通接続するように接
   続し、バイポーラトランジスタのコレクタの電位がバイ
   ポーラトランジスタのベース電位を基準とした所定の電
   圧より低い場合には、ベース信号電流をバイポーラトラ
   ンジスタのコレクタ側に分流させて、バイポーラトラン
   ジスタの順バイアスベース電流を低減させることで、バ
   イポーラトランジスタのコレクタ電位を所定の値に自動
   調節することを特徴とする複合形スイッチ素子の駆動方
   法。