JP5895170B2 - 2線式交流スイッチ - Google Patents
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Description
性を生かした2線式交流スイッチを完成するに至った。具体的には、前記の目的を達成するため、本発明の2線式交流スイッチの一実施の形態は、交流電源と負荷との間に接続されて用いられる2線式交流スイッチであって、双方向に電流を流す構成を有するとともに当該電流の流れをオン又はオフするスイッチ素子であって、前記交流電源及び前記負荷と直列に接続され、かつ、前記交流電源及び前記負荷ととともに閉回路を構成する双方向スイッチ素子を備え、前記双方向スイッチ素子は、基板と、前記基板上に形成され、III族窒化物半導体から構成される半導体積層体と、前記半導体積層体に形成され、前記負荷及び前記交流電源と、それぞれ、電気的に接続される第1のオーミック電極及び第2のオーミック電極と、前記半導体積層体上における、前記第1のオーミック電極と前記第2のオーミック電極との間に、前記第1のオーミック電極側から順に形成された、第1のゲート電極及び第2のゲート電極とを有し、前記2線式交流スイッチはさらに、前記第1のオーミック電極端子と前記第2のオーミック電極端子との間に接続され、前記交流電源を全波整流する全波整流器と、前記全波整流器から出力される全波整流後の電圧を平滑化し、直流電源を供給する電源回路と、前記電源回路から直流電源の供給を受けるとともに、前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極に制御信号を出力する駆動回路と、前記電源回路から直流電源の供給を受けるとともに、前記交流電源より前記負荷に電力を与える場合には、前記駆動回路が、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極に対して、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の閾値電圧より高い電圧をもつ制御信号を出力することによって前記双方向スイッチ素子をオン状態にさせるように、前記駆動回路を制御する制御回路とを備える。
図1は本発明の実施の形態に係る2線式交流スイッチ100aの回路の構成を示している。この2線式交流スイッチ100aは、商用交流電源101と照明器具等の負荷102との間に接続されて用いられる交流スイッチであり、双方向スイッチ素子103と、全波整流器104と、電源回路105と、駆動回路(第1のゲート駆動回路107、第2のゲート駆動回路108)と、制御回路106とを備える。
101 商用交流電源
102 負荷
103 双方向スイッチ素子
104 全波整流器
105 電源回路
106 制御回路
107 第1のゲート駆動回路
108 第2のゲート駆動回路
109 外部設定部
110、111、114a、115a、116、117 抵抗
112 第1のゲート駆動回路
113 第2のゲート駆動回路
114、115 配線
118〜121 ダイオード
122A 第1のオーミック電極配線
122B 第2のオーミック電極配線
123A 第1のオーミック電極
123B 第2のオーミック電極
124A 第1のゲート電極配線
124B 第2のゲート電極配線
125A 第1のP型半導体層
125B 第2のP型半導体層
126 シリコン(Si)基板
127 バッファー層
128 第1の半導体層
129 第2の半導体層
130 保護膜
131 裏面電極
132A 第1のゲート配線
132B 第2のゲート配線
133A 第1のオーミック電極配線
133B 第2のオーミック電極配線
134A 第1のオーミック電極パッド
134B 第2のオーミック電極パッド
135A 第1のゲーと電極パッド
135B 第2のゲート電極パッド
136 活性領域
137 双方向スイッチチップ
138 ダイパッド
139〜142 ワイヤ
143 樹脂
144〜148 リード
Claims (14)
- 交流電源と負荷との間に接続されて用いられる2線式交流スイッチであって、
双方向に電流を流す構成を有するとともに当該電流の流れをオン又はオフするスイッチ素子であって、前記交流電源及び前記負荷と直列に接続され、かつ、前記交流電源及び前記負荷ととともに閉回路を構成する双方向スイッチ素子を備え、
前記双方向スイッチ素子は、
基板と、
前記基板上に形成され、III族窒化物半導体から構成される半導体積層体と、
前記半導体積層体に形成され、前記負荷及び前記交流電源と、それぞれ、電気的に接続される第1のオーミック電極及び第2のオーミック電極と、
前記半導体積層体上における、前記第1のオーミック電極と前記第2のオーミック電極との間に、前記第1のオーミック電極側から順に形成された、第1のゲート電極及び第2のゲート電極とを有し、
前記2線式交流スイッチはさらに、
前記第1のオーミック電極端子と前記第2のオーミック電極端子との間に接続され、前記交流電源を全波整流する全波整流器と、
前記全波整流器から出力される全波整流後の電圧を平滑化し、直流電源を供給する電源回路と、
前記電源回路から直流電源の供給を受けるとともに、前記第1ゲート電極及び第2ゲート電極に制御信号を出力する駆動回路と、
前記電源回路から直流電源の供給を受けるとともに、前記交流電源より前記負荷に電力を与える場合には、前記駆動回路が、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極に対して、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の閾値電圧より高い電圧をもつ制御信号を出力することによって前記双方向スイッチ素子をオン状態にさせるように、前記駆動回路を制御する制御回路とを備える
2線式交流スイッチ。 - 前記双方向スイッチはさらに、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極のそれぞれとオーミック接触するp型のIII族窒化物半導体からなるゲートを有する請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板がシリコン基板である請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板が炭化珪素基板である請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板がサファイア基板である請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記駆動回路は、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極に、抵抗を介して前記制御信号を伝達する請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記駆動回路は、前記第1のゲート電極及び前記第2のゲート電極に、電流もしくは定電流の前記制御信号を出力する請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記制御回路は、前記双方向スイッチにおいて、前記第1のオーミック電極及び前記第2のオーミック電極のうち、電位の高い方の第1又は第2のオーミック電極に近い第1又は第2のゲート電極に、先に前記閾値電圧より高い電圧を前記制御信号として印加し、次に他方の第2又は第1のゲート電極に、前記閾値電圧より高い電圧を前記制御信号として印加することによって前記双方向スイッチ素子をオン状態にさせるように、前記駆動回路を制御する請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板は、電位として、フローティングである請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板は、アース接地されている請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- 前記基板は、ある電位に固定されている請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
- さらに、
前記基板に電気的に接続された基板端子と、
前記基板端子と前記第1のオーミック電極及び前記第2のオーミック電極それぞれとの間に、前記基板端子から前記第1のオーミック電極及び前記第2のオーミック電極に電流が流れる向きに接続された2つのダイオードと
を備える請求項1に記載の2線式交流スイッチ。 - さらに、
前記基板に電気的に接続された基板端子と、
前記基板端子と前記第1のオーミック電極及び前記第2のオーミック電極それぞれとの間に、前記第1のオーミック電極及び前記第2のオーミック電極から前記基板端子に電流が流れる向きに接続された2つのダイオードと
を備える請求項1に記載の2線式交流スイッチ。 - 前記交流電源は、商用交流電源であり、
前記負荷は、照明器具であり、
前記2線式交流スイッチは、前記商用交流電源と前記照明器具との間に接続される請求項1に記載の2線式交流スイッチ。
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