JP2783677B2 - 半導体スイッチ、例えば内燃機関の高電圧―点火スイッチ - Google Patents
半導体スイッチ、例えば内燃機関の高電圧―点火スイッチInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の上位概念に示された、負荷へ作動
電圧を導通接続されるための、半導体素子から構成され
たカスケード接続体を有する形式の、半導体スイッチた
とえば内燃機関の点火プラグへ点火電圧を印加するため
の点火電圧スイッチに関する。
電圧を導通接続されるための、半導体素子から構成され
たカスケード接続体を有する形式の、半導体スイッチた
とえば内燃機関の点火プラグへ点火電圧を印加するため
の点火電圧スイッチに関する。
半導体高電圧スイッチの場合、耐圧性を保証する目
的、半導体素子のカスケード接続体（直列接続体）が用
いられる。この場合、例えば一様な電圧分割化のために
必要とされる、半導体素子の回路素子の正確な回路定数
選定が重要である。何故ならば、遮断電圧界値を上回る
と半導体が損傷されるからである。公知の回路素子は著
しく複雑なRC回路網により実現されている。これによ
り、製品のばらつきの結果および回避できない漂遊容量
により生ずる一様ではない電圧分割が回避されている。
これらの回路素子を用いると著しく複雑でコストのかか
る回路が構成されてしまう。
的、半導体素子のカスケード接続体（直列接続体）が用
いられる。この場合、例えば一様な電圧分割化のために
必要とされる、半導体素子の回路素子の正確な回路定数
選定が重要である。何故ならば、遮断電圧界値を上回る
と半導体が損傷されるからである。公知の回路素子は著
しく複雑なRC回路網により実現されている。これによ
り、製品のばらつきの結果および回避できない漂遊容量
により生ずる一様ではない電圧分割が回避されている。
これらの回路素子を用いると著しく複雑でコストのかか
る回路が構成されてしまう。
ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3731412号に、
フォトトランジスタの用いられた高電圧スイッチが示さ
れており、この場合、各々のトランジスタに１つの抵抗
が並列に接続されている。このように構成された分圧器
は、切換えられるべき作動電圧の一様な分割化の目的で
用いられる。この種の回路素子の前述の欠点のほかに、
この分圧器を流れる電流が不所望の損失を生ぜさせるこ
とである。
フォトトランジスタの用いられた高電圧スイッチが示さ
れており、この場合、各々のトランジスタに１つの抵抗
が並列に接続されている。このように構成された分圧器
は、切換えられるべき作動電圧の一様な分割化の目的で
用いられる。この種の回路素子の前述の欠点のほかに、
この分圧器を流れる電流が不所望の損失を生ぜさせるこ
とである。
発明の利点 従来技術に比較して請求項１の特徴部分に示された構
成を有する本発明の装置は、回路素子を何ら用いる必要
なく、それにもかかわらず対称的な電圧分割が実現され
る利点を有する。これにより回路の複雑さが著しく低減
され、さらに付加的な電圧制御作用の損失が生じない。
カスケード接続体の直列に接続された半導体素子はそれ
ぞれ障壁層容量を有しており、さらに各２つの半導体素
子の間に形成される接続路が、ここに存在する電界分割
により相応の（寄生的な）アース容量を形成する。これ
らの周知の容量は回避できないものであり、そのため従
来技術による公知の回路素子とは別種のものである。こ
ららの容量は本発明の半導体スイッチの対称的な電圧分
割化の目的に用いられる。何故ならばこれらの容量が作
動電圧の電圧上昇により変位電流を生じさせるからであ
る。本発明により次の構成が設けられている。即ち導通
状態に達する前に半導体素子を流れる跳躍電流を、変位
電流に対して次の範囲、 iver＜ik＜ａ・iver に設けるようにしたのである。この場合、iverは変位電
流、ikは跳躍電流、ａはその値が約５と10の間にある係
数である。直列接続された個々の半導体素子の相続いて
行われる導通接続の際に、相応に相続いてカスケード接
続体の前述の容量が変化される。本発明の技術思想を実
現する場合、その都度にそれ自体でまたは組み合わせて
も使用できる複数個の可能な手法が得られる。最も重要
な可能な手法は、ブレークオーバ電流である跳躍電流の
大きさを半導体素子の選定によりまたは半導体素子の製
造の場合に、本発明の条件が満たされる様に前もって与
えることである。他の可能な手法は使用される半導体の
障壁層容量の設定調整である。さらにカスケード体の構
造によりそれぞれのアース容量を所定の限界において変
化することができる。また、変位電流は作動電圧の電圧
上昇速度によっても定められる。その結果これにより制
御作用を得ることができる。そのため前述の大きさは、
本発明による条件が維持される様に相互に調整できる。
実際には障壁層もアース容量も著しく狭い限界において
定められることを基礎とすることができる。作動電圧の
電圧上昇速度も大抵は、半導体スイッチそのものには直
接的には関連しない外部の状況、条件により定められ
る。そのため電圧上昇速度は負荷に要求により定めされ
ることが多い。即ち外部の状態により電圧変化速度が前
もって与えられるかぎり、これを介して本発明の技術思
想を実現するための調整は実施されない。
成を有する本発明の装置は、回路素子を何ら用いる必要
なく、それにもかかわらず対称的な電圧分割が実現され
る利点を有する。これにより回路の複雑さが著しく低減
され、さらに付加的な電圧制御作用の損失が生じない。
カスケード接続体の直列に接続された半導体素子はそれ
ぞれ障壁層容量を有しており、さらに各２つの半導体素
子の間に形成される接続路が、ここに存在する電界分割
により相応の（寄生的な）アース容量を形成する。これ
らの周知の容量は回避できないものであり、そのため従
来技術による公知の回路素子とは別種のものである。こ
ららの容量は本発明の半導体スイッチの対称的な電圧分
割化の目的に用いられる。何故ならばこれらの容量が作
動電圧の電圧上昇により変位電流を生じさせるからであ
る。本発明により次の構成が設けられている。即ち導通
状態に達する前に半導体素子を流れる跳躍電流を、変位
電流に対して次の範囲、 iver＜ik＜ａ・iver に設けるようにしたのである。この場合、iverは変位電
流、ikは跳躍電流、ａはその値が約５と10の間にある係
数である。直列接続された個々の半導体素子の相続いて
行われる導通接続の際に、相応に相続いてカスケード接
続体の前述の容量が変化される。本発明の技術思想を実
現する場合、その都度にそれ自体でまたは組み合わせて
も使用できる複数個の可能な手法が得られる。最も重要
な可能な手法は、ブレークオーバ電流である跳躍電流の
大きさを半導体素子の選定によりまたは半導体素子の製
造の場合に、本発明の条件が満たされる様に前もって与
えることである。他の可能な手法は使用される半導体の
障壁層容量の設定調整である。さらにカスケード体の構
造によりそれぞれのアース容量を所定の限界において変
化することができる。また、変位電流は作動電圧の電圧
上昇速度によっても定められる。その結果これにより制
御作用を得ることができる。そのため前述の大きさは、
本発明による条件が維持される様に相互に調整できる。
実際には障壁層もアース容量も著しく狭い限界において
定められることを基礎とすることができる。作動電圧の
電圧上昇速度も大抵は、半導体スイッチそのものには直
接的には関連しない外部の状況、条件により定められ
る。そのため電圧上昇速度は負荷に要求により定めされ
ることが多い。即ち外部の状態により電圧変化速度が前
もって与えられるかぎり、これを介して本発明の技術思
想を実現するための調整は実施されない。
そのため重要な影響要因として前述の様に−部品に依
存しての跳躍電流の前もっての設定が行われる。ブレー
クオーバ電流である“跳躍電流”とは、半導体素子の導
通状態に達する直前に流れる半導体素子の電流のことで
ある。まだ遮断状態にある半導体には、跳躍電流に対応
する跳躍電圧が加わる。この跳躍電圧は、半導体の導通
接続を生ぜしめる点火電圧に相応する。そのため電圧上
昇が点火電圧まで行われると、半導体はその導通状態を
取る。この場合、前もって流れるわずかな跳躍電流が導
通電流（作動電流）へ移行する。跳躍電流の限界は本発
明の教示によれば、出力側の、負荷へ導びかれる半導体
素子において跳躍電圧に達する前には、カスケード体の
半導体エレメントは導通接続してはならない。他方、導
通接続の直前にカスケード体の入力側から負荷への高す
ぎる過結合を回避すべきである、即ち負荷において大き
すぎる電圧形成および／または大きすぎる損失電力は好
ましくない。
存しての跳躍電流の前もっての設定が行われる。ブレー
クオーバ電流である“跳躍電流”とは、半導体素子の導
通状態に達する直前に流れる半導体素子の電流のことで
ある。まだ遮断状態にある半導体には、跳躍電流に対応
する跳躍電圧が加わる。この跳躍電圧は、半導体の導通
接続を生ぜしめる点火電圧に相応する。そのため電圧上
昇が点火電圧まで行われると、半導体はその導通状態を
取る。この場合、前もって流れるわずかな跳躍電流が導
通電流（作動電流）へ移行する。跳躍電流の限界は本発
明の教示によれば、出力側の、負荷へ導びかれる半導体
素子において跳躍電圧に達する前には、カスケード体の
半導体エレメントは導通接続してはならない。他方、導
通接続の直前にカスケード体の入力側から負荷への高す
ぎる過結合を回避すべきである、即ち負荷において大き
すぎる電圧形成および／または大きすぎる損失電力は好
ましくない。
本発明により次の構成が設けられている。即ちカスケ
ード接続体の出力側に設けられた、負荷へ導かれる半導
体素子の障壁層容量C1とアース容量C2とから変位電流
が、式 iver＝（C1＋C2）dUo/dt により定めれらる。
ード接続体の出力側に設けられた、負荷へ導かれる半導
体素子の障壁層容量C1とアース容量C2とから変位電流
が、式 iver＝（C1＋C2）dUo/dt により定めれらる。
電圧上昇は、導通接続が行われる、半導体素子の点弧
電圧まで行われる。付加的制御、トリガリング等なしに
点弧過程が行われる時に、これを“オーバーヘッド点
弧”と称する。例えば半導体素子としてサイリスタが用
いられる場合は、装置の制御なしで陽極陰極電圧がゼロ
跳躍電圧−この電圧において半導体がその導通状態へ移
行する−まで上昇される時に、オーバーヘッド点弧が行
われる。
電圧まで行われる。付加的制御、トリガリング等なしに
点弧過程が行われる時に、これを“オーバーヘッド点
弧”と称する。例えば半導体素子としてサイリスタが用
いられる場合は、装置の制御なしで陽極陰極電圧がゼロ
跳躍電圧−この電圧において半導体がその導通状態へ移
行する−まで上昇される時に、オーバーヘッド点弧が行
われる。
しかし本発明による半導体の場合、制御端子を有する
素子も使用できる。その結果、導通接続をこの制御端子
の制御により行うことができる。
素子も使用できる。その結果、導通接続をこの制御端子
の制御により行うことができる。
例えば各々の半導体素子はサイリスタ、フォトサイリ
スタまたはツエナーダイオードとして構成されている。
スタまたはツエナーダイオードとして構成されている。
図面 本発明を次の図面を用いて説明する。
第１図は、半導体素子の設けられた高電圧スイッチの
カスケード接続体を、接続された負荷と共に示す。
カスケード接続体を、接続された負荷と共に示す。
第２図は、作動電圧のダイヤグラム図を示す。
第３図は半導体素子の電流／電圧ダイヤグラムを示
す。
す。
第１図は複数個のサイリスタT1〜Tnの直列接続体を示
す。これらのサイリスタは本発明による高電圧スイッチ
２のカスケード体１を構成する。この直列接続体の一方
の端部が高電圧スイッチ２の入力側３を形成し、他方の
端部が出力側４を形成する。各々のサイリスタT1〜Tnに
並列に障壁層容量C1が存在している。障壁層容量C1の大
きさは半導体製造の際に所定の範囲において調整するこ
とができる。実際には、サイリスタT1〜Tnの障壁層容量
C1は、製品のばらつきに起因して、全部が同じ値はとら
ないことを前提としている。
す。これらのサイリスタは本発明による高電圧スイッチ
２のカスケード体１を構成する。この直列接続体の一方
の端部が高電圧スイッチ２の入力側３を形成し、他方の
端部が出力側４を形成する。各々のサイリスタT1〜Tnに
並列に障壁層容量C1が存在している。障壁層容量C1の大
きさは半導体製造の際に所定の範囲において調整するこ
とができる。実際には、サイリスタT1〜Tnの障壁層容量
C1は、製品のばらつきに起因して、全部が同じ値はとら
ないことを前提としている。
各２つの半導体エレメントT1〜Tnの間に形成される各
接続線は、電界分割により定められる寄生アース容量C2
へ接続されている。カスケード体１の構造に応じて、こ
れらのアース容量C2の値を所定の範囲において調整でき
る。この調整が可能でありる限り、個々のアース容量C2
の値は、カスケード体内での位置に依存して変化でき
る；しかしカスケード体１の構造が対称的である場合
は、全部のアース容量C2が実質的に同じ値を有すること
ができる。
接続線は、電界分割により定められる寄生アース容量C2
へ接続されている。カスケード体１の構造に応じて、こ
れらのアース容量C2の値を所定の範囲において調整でき
る。この調整が可能でありる限り、個々のアース容量C2
の値は、カスケード体内での位置に依存して変化でき
る；しかしカスケード体１の構造が対称的である場合
は、全部のアース容量C2が実質的に同じ値を有すること
ができる。
障壁層容量C1としてもアース容量C2としても、回避で
きない寄生容量が用いられる、即ち従来技術により公知
の付加的な回路素子が用いられるのではない。この相違
を明瞭にする目的で、第１図においては破線の表示が用
いられている。
きない寄生容量が用いられる、即ち従来技術により公知
の付加的な回路素子が用いられるのではない。この相違
を明瞭にする目的で、第１図においては破線の表示が用
いられている。
カスケード体１の入力側３に作動電圧Uoが加えられ、
出力側４に負荷５が接続されている。例えばこの高電圧
スイッチ２は、内燃機関の点火プラグへ点火電圧を印加
するための点火電圧スイッチとして用いられる。その場
合は作動電圧Uoとして点火コイルの２次電圧が用いら
れ、負荷５として点火プラグZkが用いられる。サイリス
タT1〜Tnのそれぞれのゲート６は、図示の実施例におい
ては接続がされていない。このことはサイリスタT1〜Tn
は、陽極陰極間電圧が所定の限界値（ゼロ跳躍電圧）U
koを上回る時に、その導通状態を取ることを意味する。
−図示はされていない実施例では−ゲート６の制御が行
われる時に、サイリスタT1〜Tnの点弧電圧はその都度に
流れる制御電流の電圧に依存する。しかし制御のなされ
ない、第１図に示された実施例について次に説明する。
出力側４に負荷５が接続されている。例えばこの高電圧
スイッチ２は、内燃機関の点火プラグへ点火電圧を印加
するための点火電圧スイッチとして用いられる。その場
合は作動電圧Uoとして点火コイルの２次電圧が用いら
れ、負荷５として点火プラグZkが用いられる。サイリス
タT1〜Tnのそれぞれのゲート６は、図示の実施例におい
ては接続がされていない。このことはサイリスタT1〜Tn
は、陽極陰極間電圧が所定の限界値（ゼロ跳躍電圧）U
koを上回る時に、その導通状態を取ることを意味する。
−図示はされていない実施例では−ゲート６の制御が行
われる時に、サイリスタT1〜Tnの点弧電圧はその都度に
流れる制御電流の電圧に依存する。しかし制御のなされ
ない、第１図に示された実施例について次に説明する。
第２図に、図示されていない点火コイルの２次電圧
（作動電圧Uo）の電圧経過が示されている。負の半波
は、電圧上昇速度dUo/dtを有する側縁を有する。
（作動電圧Uo）の電圧経過が示されている。負の半波
は、電圧上昇速度dUo/dtを有する側縁を有する。
第３図はサイリスタT1〜Tnのうちの１つの電流電圧ダ
イヤグラム図を示す。このダイヤグラム図の導通象限な
いし切換え象限が示されている。陽極陰極電圧UDが上昇
しても電流は最初はほとんど顕著には増加せず、遮断電
流IAKへ制限されている。跳躍電圧UKに達すると電流が
急激に跳躍電流ikへ上昇し、次に跳躍的に導通電流ITへ
移行する。サイリスタT1〜Tnのゲート６は制御されない
（第１図）ため、跳躍電流UKとはゼロ跳躍UKDのことで
ある。
イヤグラム図を示す。このダイヤグラム図の導通象限な
いし切換え象限が示されている。陽極陰極電圧UDが上昇
しても電流は最初はほとんど顕著には増加せず、遮断電
流IAKへ制限されている。跳躍電圧UKに達すると電流が
急激に跳躍電流ikへ上昇し、次に跳躍的に導通電流ITへ
移行する。サイリスタT1〜Tnのゲート６は制御されない
（第１図）ため、跳躍電流UKとはゼロ跳躍UKDのことで
ある。
次に本発明により以下の構成が設けられている。即ち
サイリスタT1〜Tnにわたる２次電圧（作動電圧Uo）を一
様に分割させる目的で、サイリスタT1〜Tnの導通状態に
達する前に流れる跳躍電流ikを変位電流iverに対して、
次の範囲に定める。
サイリスタT1〜Tnにわたる２次電圧（作動電圧Uo）を一
様に分割させる目的で、サイリスタT1〜Tnの導通状態に
達する前に流れる跳躍電流ikを変位電流iverに対して、
次の範囲に定める。
iver＜ik＜ａ・iver この場合、係数ａは約０と10の間の値を有する。本発明
による構成は次の事象を保証する。即ち付加的な回路素
子を接続しなくてもかつ半導体の製品のばらつきにもか
かわらず、個々のカスケード体素子に対して実質的に一
様な電圧分割が形成され、その結果、個々のサイリスタ
T1〜Tnの耐圧を上回らないことを保証する。
による構成は次の事象を保証する。即ち付加的な回路素
子を接続しなくてもかつ半導体の製品のばらつきにもか
かわらず、個々のカスケード体素子に対して実質的に一
様な電圧分割が形成され、その結果、個々のサイリスタ
T1〜Tnの耐圧を上回らないことを保証する。
変位電流に対して次の式が適用される。
その結果、次の式が得られる。
本発明による高電圧スイッチ２は次のように動作す
る： 図示されていない点火コイルの相応の制御により、第
２図に示された経過の電圧がカスケード体１の入力側３
に加えられる。そのため電圧変化速度dUo/dtを有する負
の半波がこの回路の中へ導かれる。その結果、サイリス
タT1に所属する障壁層容量C1が充電されて、サイリスタ
T1を流れる電流が跳躍電流ikの値を有するようになる。
この跳躍電流ikは次にサイリスタT2へ流入して、ここに
存在する障壁層容量C1とアース容量C2を充電する。サイ
リスタT2においても跳躍電流ikが設定される。この過程
は後続のサイリスタT3〜Tnにおいて繰返される。この場
合、サイリスタTnに前置接続されている、カスケード体
１の回路段Tn-1から到来する電流が、出力側の回路（サ
イリスタTn）の互いに存在する容量の充電を行う。その
ため最後の回路段の全容量は、サイリスタTnに所属する
障壁層容量C1とアース容量C2との和から形成される。こ
の全容量はカスケード体１の他の回路段に比較して最大
の容量である。何故ならば最後の段においては容量の直
列接続体が形成されないからである。この全容量に電圧
変化速度dUo/dtが作用され、そのため変位電流iverが形
成される。
る： 図示されていない点火コイルの相応の制御により、第
２図に示された経過の電圧がカスケード体１の入力側３
に加えられる。そのため電圧変化速度dUo/dtを有する負
の半波がこの回路の中へ導かれる。その結果、サイリス
タT1に所属する障壁層容量C1が充電されて、サイリスタ
T1を流れる電流が跳躍電流ikの値を有するようになる。
この跳躍電流ikは次にサイリスタT2へ流入して、ここに
存在する障壁層容量C1とアース容量C2を充電する。サイ
リスタT2においても跳躍電流ikが設定される。この過程
は後続のサイリスタT3〜Tnにおいて繰返される。この場
合、サイリスタTnに前置接続されている、カスケード体
１の回路段Tn-1から到来する電流が、出力側の回路（サ
イリスタTn）の互いに存在する容量の充電を行う。その
ため最後の回路段の全容量は、サイリスタTnに所属する
障壁層容量C1とアース容量C2との和から形成される。こ
の全容量はカスケード体１の他の回路段に比較して最大
の容量である。何故ならば最後の段においては容量の直
列接続体が形成されないからである。この全容量に電圧
変化速度dUo/dtが作用され、そのため変位電流iverが形
成される。
全体として跳躍電圧の和として正確に、カスケード体
１の個々の半導体の個々の跳躍電圧の和が、正確に設定
される。その結果、製品のばらつきが不利に目立てない
ようにされる。全体として存在する、付加的な回路素子
を設けなくても、対称的な電圧分割化が、点火電圧に達
した際の全部のサイリスタT1〜Tnのほとんど同時の導通
制御を可能にする。実際にカスケード回路であるカスケ
ード体１のブレークオーバ電圧である跳躍電圧は個々の
半導体素子の各ブレークオーバ電圧である跳躍電圧の和
になる。
１の個々の半導体の個々の跳躍電圧の和が、正確に設定
される。その結果、製品のばらつきが不利に目立てない
ようにされる。全体として存在する、付加的な回路素子
を設けなくても、対称的な電圧分割化が、点火電圧に達
した際の全部のサイリスタT1〜Tnのほとんど同時の導通
制御を可能にする。実際にカスケード回路であるカスケ
ード体１のブレークオーバ電圧である跳躍電圧は個々の
半導体素子の各ブレークオーバ電圧である跳躍電圧の和
になる。
上記カスケード回路における跳躍電流及び変位電流の
調整が必要である訳は１つの半導体素子により時期尚早
に、過度に早期に電圧を導通接続しないようにするため
である。個々の半導体素子の過度に早期の導通接続が起
るとすると、カスケード体全体の跳躍電圧が低下され、
場合により、点火栓への電圧の過度に早期の導通接続を
来すこととなる。このことを回避するため、変位電流を
設けられている容量C1及びC2−該容量は製品素子ごとの
ばらつきがあり回路に依存する−を調整することが必要
である。
調整が必要である訳は１つの半導体素子により時期尚早
に、過度に早期に電圧を導通接続しないようにするため
である。個々の半導体素子の過度に早期の導通接続が起
るとすると、カスケード体全体の跳躍電圧が低下され、
場合により、点火栓への電圧の過度に早期の導通接続を
来すこととなる。このことを回避するため、変位電流を
設けられている容量C1及びC2−該容量は製品素子ごとの
ばらつきがあり回路に依存する−を調整することが必要
である。
本発明を数値例で説明する： 前提とされていることは、障壁層容量C1とアース容量
C2との和は1pFの値を有することである。電圧上昇速度d
Uo/dtは1000V/μＳにより前もって与えられている。係
数ａ＝５の場合に次の式が得られる。
C2との和は1pFの値を有することである。電圧上昇速度d
Uo/dtは1000V/μＳにより前もって与えられている。係
数ａ＝５の場合に次の式が得られる。
ik＞1 mA ik＞5 mA このように跳躍電流ikが1mAと5mAとの間の範囲にある
限り、カスケード体１の個々の回路段にわたる、カスケ
ード体電圧（作動電圧Uo）の実質的に対称的な分割が得
られる。この実施例において示された回路装置のための
半導体構成素子の場合、半導体の当業者に対して、跳躍
電流ikは1mA〜5mAの範囲に設けられる通常の構成が有利
である。
限り、カスケード体１の個々の回路段にわたる、カスケ
ード体電圧（作動電圧Uo）の実質的に対称的な分割が得
られる。この実施例において示された回路装置のための
半導体構成素子の場合、半導体の当業者に対して、跳躍
電流ikは1mA〜5mAの範囲に設けられる通常の構成が有利
である。
要するに、本発明によればカスケード体の個々の段に
わたってのカスケード入力電圧の実質的に対称的電圧分
割化が行われるようにするものであり、このことは条件
iver≦ikが充足されるようにすれば可能である。
わたってのカスケード入力電圧の実質的に対称的電圧分
割化が行われるようにするものであり、このことは条件
iver≦ikが充足されるようにすれば可能である。
このことに就いて以下補足的に説明する。
冒頭説明部分においても述べた如く導通接続の直前に
カスケード体の入力側から負荷への高すぎる過結合を回
避すべきである、それというのは負荷において大きすぎ
る電圧形成および／または大きすぎる損失電力が好まし
くないからである。
カスケード体の入力側から負荷への高すぎる過結合を回
避すべきである、それというのは負荷において大きすぎ
る電圧形成および／または大きすぎる損失電力が好まし
くないからである。
以て点火栓に対して並列接続の容量CZK（＜10 pF）へ
の単位時間当りの電圧過結合（dUzk/dt）は、単位時間
当りの、カスケード体入力側に加わる電圧（dUo/dt）よ
り小でなければならない、それというのは、そうしない
と、カスケード体は導通接続しなくなるからである。そ
のような場合が起ると、カスケード体には一定の電圧＜
Ukが加わることとなる。
の単位時間当りの電圧過結合（dUzk/dt）は、単位時間
当りの、カスケード体入力側に加わる電圧（dUo/dt）よ
り小でなければならない、それというのは、そうしない
と、カスケード体は導通接続しなくなるからである。そ
のような場合が起ると、カスケード体には一定の電圧＜
Ukが加わることとなる。
よって、上記を式表現で表わすと、 dUzk/dt≦dUo/dtmin dUzk/dt＝ik／CZK→ik≦dUo/dtmin・CZK 下記の条件を設定すれば： ik＞iver＝dUo/dt・（C1＋C2） ik＜ａ・iver＝dUo/dtmin・CZK 次のような関係性が得られる： dUo/dtmin＝（0.5,……１）dUo/dt CZK＝10pF＝10・（C1＋C2） よって、５〜10の範囲内にあるａの所期の値が得ら
れ、実際に当該の範囲の値は点弧電圧スイッチとしての
適用例において本発明の半導体スイッチの対称的な電圧
分割化に有効であることが判明しているのである。
れ、実際に当該の範囲の値は点弧電圧スイッチとしての
適用例において本発明の半導体スイッチの対称的な電圧
分割化に有効であることが判明しているのである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02P 3/04 301 F02P 15/00 302 H01T 15/00
Claims (5)
- 【請求項１】直列に設けられた半導体素子から構成され
る、負荷へ作動電圧を導通接続させるためカスケード接
続体を有し、前記の半導体素子がそれぞれ１つの障壁層
容量を有しており、さらに各２つの半導体素子の間に形
成される接続路が、電界分割により定められる寄生アー
ス容量を構成している形式の半導体スイッチたとえば内
燃機関の点火プラグへ点火電圧を印加するための点火電
圧スイッチにおいて、導通状態に達する前に半導体素子
（T1〜Tn）を流れる跳躍電流を、変位電流（iver）に対
して次の範囲、 iver＜ik＜ａ・iver に設けるようにし、この場合、変位電流（iver）は、半
導体素子の導通接続と共に相次いで変化する、カスケー
ド接続体の障壁層容量（C1）とアース容量（C2）のチャ
ージ状態にて作動電圧Uoの電圧上昇（dUo/dt）により発
生されるようにし、さらに前記の係数（ａ）が５と10の
間の値を有するようにし、ここで、使用された半導体素
子の素子特有の容量値（C1，C2）が前記の関係性を充足
するように選定されている、ことを特徴とする半導体ス
イッチ。 - 【請求項２】電圧上昇（dUo/dt）が、半導体素子（T1〜
Tn）の導通接続を作動する点火電圧（UKO）に至るま
で、行われるようにした請求項１記載の半導体スイッ
チ。 - 【請求項３】半導体素子（T1〜Tn）が制御端子（ゲート
６）を有しており、さらに半導体素子（T1〜Tn）の導通
接続が制御端子（ゲート６）の制御により行われるよう
にした請求項１又は２記載の半導体スイッチ。 - 【請求項４】跳躍電流（ik）が、各々の半導体素子（T1
〜Tn）の製造の際に、設定されるようにした請求項１か
ら３までのいずれか１項記載の半導体スイッチ。 - 【請求項５】各々の半導体素子（T1〜T6）が、サイリス
タ、フォトサイリスタ、フォトICまたはツエナーダイオ
ードとして構成されている請求項１から４までのいずれ
か１項記載の半導体スイッチ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE3917968A DE3917968A1 (de) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Halbleiterschalter, insbesondere als hochspannungs-zuendschalter fuer brennkraftmaschinen |
| DE3917968.0 | 1989-06-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04505200A JPH04505200A (ja) | 1992-09-10 |
| JP2783677B2 true JP2783677B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=6381894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2503802A Expired - Lifetime JP2783677B2 (ja) | 1989-06-02 | 1990-02-23 | 半導体スイッチ、例えば内燃機関の高電圧―点火スイッチ |
Country Status (5)
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| EP (1) | EP0427801B1 (ja) |
| JP (1) | JP2783677B2 (ja) |
| DE (2) | DE3917968A1 (ja) |
| WO (1) | WO1990015242A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5568035A (en) * | 1993-10-15 | 1996-10-22 | Sony/Tektronix Corporation | Variable-capacitance power supply apparatus |
| US5656966A (en) * | 1994-03-09 | 1997-08-12 | Cooper Industries, Inc. | Turbine engine ignition exciter circuit including low voltage lockout control |
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| GB9722858D0 (en) * | 1997-10-29 | 1997-12-24 | Dibble Jonathan R | Ignition circuits |
| GB0203582D0 (en) * | 2002-02-15 | 2002-04-03 | Smiths Group Plc | Ignition circuits |
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| US4554622A (en) * | 1983-09-22 | 1985-11-19 | Graco Inc | Compact voltage multiplier for spray guns |
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| US5002034A (en) * | 1987-09-18 | 1991-03-26 | Robert Bosch Gmbh | High-voltage switch |
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| JP2604819B2 (ja) * | 1988-08-19 | 1997-04-30 | 株式会社日立製作所 | 電源装置、発光装置、定着装置および記録装置 |
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| IT1232580B (it) * | 1989-02-13 | 1992-02-26 | Fiat Auto Spa | Dispositivo di accensione statica per motori a combustione interna |
| US5008798A (en) * | 1989-12-21 | 1991-04-16 | Hughes Aircraft Company | Compact high voltage power supply |
| US5060623A (en) * | 1990-12-20 | 1991-10-29 | Caterpillar Inc. | Spark duration control for a capacitor discharge ignition system |
-
1989
- 1989-06-02 DE DE3917968A patent/DE3917968A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-02-23 EP EP90903317A patent/EP0427801B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-23 JP JP2503802A patent/JP2783677B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-23 DE DE59005927T patent/DE59005927D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-23 US US07/777,543 patent/US5255660A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-23 WO PCT/DE1990/000123 patent/WO1990015242A1/de active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1990015242A1 (de) | 1990-12-13 |
| EP0427801A1 (de) | 1991-05-22 |
| DE3917968A1 (de) | 1990-12-06 |
| US5255660A (en) | 1993-10-26 |
| EP0427801B1 (de) | 1994-06-01 |
| DE59005927D1 (de) | 1994-07-07 |
| JPH04505200A (ja) | 1992-09-10 |
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