JPH0316424A - Semiconductor switching device - Google Patents

Semiconductor switching device

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Publication number
JPH0316424A
JPH0316424A JP15193589A JP15193589A JPH0316424A JP H0316424 A JPH0316424 A JP H0316424A JP 15193589 A JP15193589 A JP 15193589A JP 15193589 A JP15193589 A JP 15193589A JP H0316424 A JPH0316424 A JP H0316424A
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JP
Japan
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switch
switch block
terminal board
semiconductor
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP15193589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Iwata
明彦 岩田
Hiroshi Ito
寛 伊藤
Tatsuki Okamoto
達樹 岡本
Yoshihiro Ueda
植田 至宏
Takashi Kumagai
隆 熊谷
Shinji Murata
信二 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP15193589A priority Critical patent/JPH0316424A/en
Publication of JPH0316424A publication Critical patent/JPH0316424A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability, to extend the service life and to easily replace a switch block even when a fault takes place by providing attachably/ detachably the switch block composed of plural semiconductor switches. CONSTITUTION:A switch block 10 composed of a FET 8 as a semiconductor switch is used in place of a thyratron being a conventional vacuum tube. Plural FETs 8 are arranged to a 1st terminal board 11 in the switch block 10 and the drain terminals of 1st electrodes are connected directly thereto. A 2nd terminal board 12 is arranged with a prescribed interval while pinching the 1st terminal board 11 and the FETs 8 and source terminals S as 2nd electrodes of each FET 8 are connected. Spacers 17, 18 are interposed between the terminal boards 11, 12. Plural switch blocks 10 are inserted between the conductive contacts 16 of a switch block mounting device 13, held elastically and connected electrically through the conductive contacts 16 to form a serial/parallel circuit.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、パルスレーザ装置等に使用されるパルス発
生回路の一部を構或する高電圧,高電流用の半導体スイ
ッチ装置に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor switch device for high voltage and high current, which constitutes a part of a pulse generation circuit used in a pulse laser device or the like.

【従来の技術】[Conventional technology]

第6図は、例えば「コッパー ペーパー レーザーズ 
カム オブ エイジ(レーザー フォーカス.7月号,
 1982年) COPPER ’VAPORLASE
RS COMEOF AGIE (LASER FOC
US, JtlLY, 1982)Jに記載された、従
来の銅蒸気レーザ装置用のパルス発生回路を示す回路図
であり、図においてlは高圧の直流電源、2は充電用の
りアクトル、3は充電用のダイオード、4は充放電を行
うコンデンサ、5は充電用の抵抗、6は放電用のサイラ
トロンスイッチ、7はレーザチューブである。 次に動作について説明する。 直流電源Iから発生される高圧電圧(数KV〜数十KV
)は、リアクトル2、ダイオード3及び抵抗5を通って
、コンデンサ4に充電される。次に、サイラトロンスイ
ンチ6のグリッドに導通信号が加えられて、このサイラ
トロンスイッチ6が導通ずると、コンデンサ4に蓄えら
れた電圧は、サイラトロンスイッチ6を通りレーザチュ
ーブ7にパルス電圧として印加される。その際、レーザ
チューブ7のインピーダンスは抵抗5の抵抗値より大幅
に小さくなるため、サイラトロンスイッチ6に流れる電
流は、主としてレーザチューブ7に流れる。これにより
、レーザチューブ7が励起され、レーザ発振を生ずる。 一般に銅蒸気レーザ装置の場合、より急峻なパルス電圧
をレーザチューブ7に印加すれば、より高いレーザ出力
が得られるので、スイッチとして使用されるサイラトロ
ンスイッチ6には数10nsecのスイッチングが要求
される。
Figure 6 shows, for example, "Copper Paper Lasers"
Come of Age (Laser Focus. July issue,
1982) COPPER'VAPORLASE
RS COMEOF AGIE (LASER FOC
It is a circuit diagram showing a pulse generation circuit for a conventional copper vapor laser device, as described in US, JtlLY, 1982) J. In the figure, l is a high-voltage DC power supply, 2 is a charging glue actor, and 3 is a charging 4 is a capacitor for charging and discharging, 5 is a charging resistor, 6 is a thyratron switch for discharging, and 7 is a laser tube. Next, the operation will be explained. High voltage (several KV to tens of KV) generated from DC power supply I
) is charged to the capacitor 4 through the reactor 2, diode 3, and resistor 5. Next, when a conductive signal is applied to the grid of the thyratron switch 6 and the thyratron switch 6 becomes conductive, the voltage stored in the capacitor 4 passes through the thyratron switch 6 and is applied to the laser tube 7 as a pulse voltage. . At this time, since the impedance of the laser tube 7 becomes significantly smaller than the resistance value of the resistor 5, the current flowing through the thyratron switch 6 mainly flows through the laser tube 7. This excites the laser tube 7 and causes laser oscillation. Generally, in the case of a copper vapor laser device, a higher laser output can be obtained by applying a steeper pulse voltage to the laser tube 7, so the thyratron switch 6 used as a switch is required to perform switching of several tens of nanoseconds.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

従来の銅蒸気レーザ装置等に用いられたパルス発生回路
は以上のように構威されているので、レーザチューブ7
に供給するパルス電圧をより急峻にしてレーザ効率のア
ップを図るため、パルス発生回路に使用されるスイッチ
には、大電力用で数10nsecでスイッチングオンが
可能なサイラトロンスイッチ6が用いられているが、サ
イシトロンスイッチ6は真空管であるため、有限の寿命
を持ち、頻繁に交換する必要があり、またサイラトロン
スイッチ6は手作り品であるため、レーザ効率に影響す
る電流の立ち上がりやスイッチング時間に個々のバラツ
キがあり、品質の安定性や信頼性を1員ねる等の問題点
があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、寿命が半永久的で、また安定性,信頼性を向
上させることのできる、パルス発生回路に用いて好適な
半導体スイッチ装置を得ることを目的とする。
Since the pulse generation circuit used in conventional copper vapor laser equipment etc. is configured as described above, the laser tube 7
In order to increase the laser efficiency by making the pulse voltage supplied to the laser more steep, a thyratron switch 6 is used as the switch used in the pulse generation circuit, and is capable of switching on in several tens of nanoseconds. Since the thyratron switch 6 is a vacuum tube, it has a finite lifespan and must be replaced frequently.Also, since the thyratron switch 6 is a handmade product, there are individual differences in current rise and switching time that affect laser efficiency. There were problems such as variations in quality and poor quality stability and reliability. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a semiconductor switch device suitable for use in a pulse generation circuit, which has a semi-permanent life and can improve stability and reliability. The purpose is to obtain.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明に係る半導体スイッチ装置は、2枚の対向配置
された端子板の一方に、複数個の半導体スイッチを配す
ると共にそれらの第1の電極を接続し、他方の端子板に
、各半導体スイッチの第2の電極を接続して成る複数個
のスイッチブロックを、取付基板上に設けられた複数の
電導接触子の間に着脱自在に挿入して保持するようにし
たものである。
In the semiconductor switch device according to the present invention, a plurality of semiconductor switches are disposed on one of two opposing terminal boards and their first electrodes are connected, and each semiconductor switch is arranged on the other terminal board. A plurality of switch blocks each having a second electrode connected thereto are detachably inserted and held between a plurality of conductive contacts provided on a mounting board.

【作用】[Effect]

この発明における半導体スイッチ装置は、複数の半導体
スイッチ装置を用いることにより、信頼性が向上すると
共に、寿命が長くなり、また故障が生じた場合も、スイ
ッチブロックを簡単に交換することができる。
By using a plurality of semiconductor switch devices, the semiconductor switch device according to the present invention has improved reliability and a longer life span, and even if a failure occurs, the switch block can be easily replaced.

【実施例】【Example】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
〜5図においては第6図と対応する部分には同一符号を
付して説明を省略する。 第5図において、8は複数個の半導体スイッチで、この
実施例においてはFET(電界効果トランジスタ)8が
用いられている。これらのFE78は、n個のFET8
のドレイン端子Dとソース端子Sとが互いに接続されて
或る複数の直列回路が、ダイオード3とコンデンサ4の
接続点と直流電源1との間に並列に接続されると共に、
さらに各FET8の1個つづが並列に接続されて成る直
並列回路を構成している。91〜9.,は導通信号の人
力端子であり、FET8のn個の並列回路における各F
E78のゲート端子Gに共通に接続されている.10は
複数個のFET8の並列回路から戒るスイッチブロック
である。 第1図はスイッチブロック10の構戒を示し、11は第
1の端子板で、複数個(図示では6個)のFET8が配
列され、それらの第1の電極としてのドレイン端子(図
示せず)が直接に接続されている。12は第1の端子板
11とFET8を挾んで所定間隔を以って配された第2
の端子板で、各FET8の第2の電極としてのソース端
子Sが接続されている。なお、第1及び第2の端子板1
1,l2の間には、後述する第3図及び第4図に示すよ
うにスベーサ17.18が介在されているが、この第1
図では図示を省略されている。 第2図はスイッチブロック10を取付けるためのスイッ
チブロック取付装置13を示す。 第2図において、14は取付基板、l5は取付基板14
上に所定間隔を以って配された複数個の絶縁体、16は
各絶縁体15の間に設けられた複数個の電導接触子で、
板ばね部材を用いて、図示のように略Ω字状に形成され
ている。 第3図及び第4図はスイッチブロック取付装置13にス
イッチブロック10を取付けた状態を示す。 第3図において、17.18は第1及び第2の端子板1
1.12の間に介在されたスベーサである。なお、第4
図はスベーサ18を外した状態を示している。 第3図及び第4図において、複数個のスイッチブロック
10が各電導接触子■6の間に挿入されて、弾性的に保
持されると共に、各電導接触子16を介して互いに電気
的に接続されて、第5図の直並列回路を構威している。 次に動作につい゛ζ説明する。 スイッチの安定性を向上させ、かつ寿命レスとするため
に、従来の真空管であるサイシトロンスイッチ6に代え
て、この実施例では半導体スイッチとしてのFET8を
用いている。しかしながらサイラトロンスイッチ6が実
現してきたような数K■〜数10KV、数10nsec
のスイッチングを可能とする単一の半導体スイッチは現
在存在し得ない。数lQnsecのスイッチングを実現
する半導体スイッチとしてのFET等は耐圧が最大でも
1KV程度しか無いため、数KV〜数10KVの耐圧を
得るためには、第5図のように、FE’78等の高速半
導体の複数個の直並列接続が必要となる。 しかしながら、複数個の半導体スイッチを直並列接続し
た場合、部品点数を大量に必要とし、かつ構造が複雑と
なるためトラブル等によって半導体スイッチの一部が破
壊した場合の交換が容易でないという問題が生しる。 この発明においては、第5図のように、複数個のFET
8の直並列回路を用い、かつこの直並列回路の構造を第
3図及び第4図のように成し、第1図に示すようなスイ
ッチブロック10を1単位として、各電導接触子l6の
間に着脱自在に嵌め込むようにしている。このような構
戒とすることにより、例えば、複数個のF巳T8の一部
が破壊した場合そのスイッチブロックlOを引き抜き、
正常なスイッチブロック10を新たに差し込むことによ
り、極めて簡単に交換を行うことができる。 なお、上記実施例では半導体スイッチとしてFET8を
用いたが、SIT,Ic;BT,S!サイリスク,トラ
ンジスタ,サイリスク等を用いてもよい。 またこの発明は銅蒸気レーザ装置等に限らず他の電気回
路における半導体スイッチ装置に適用することができる
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In FIGS. 5 to 5, parts corresponding to those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals and their explanations will be omitted. In FIG. 5, 8 is a plurality of semiconductor switches, and in this embodiment, FET (field effect transistor) 8 is used. These FE78 are n FET8
A plurality of series circuits in which the drain terminal D and source terminal S of are connected to each other are connected in parallel between the connection point of the diode 3 and the capacitor 4 and the DC power supply 1, and
Further, each FET 8 is connected in parallel to form a series-parallel circuit. 91-9. , is the human power terminal of the conduction signal, and each F in the n parallel circuits of FET8
Commonly connected to gate terminal G of E78. Reference numeral 10 denotes a switch block that controls a parallel circuit of a plurality of FETs 8. FIG. 1 shows the configuration of the switch block 10, where 11 is a first terminal board, on which a plurality of (six in the figure) FETs 8 are arranged, and drain terminals (not shown) are arranged as their first electrodes. ) are directly connected. A second terminal 12 is arranged at a predetermined interval between the first terminal board 11 and the FET 8.
A source terminal S serving as a second electrode of each FET 8 is connected to the terminal plate. Note that the first and second terminal boards 1
As shown in FIGS. 3 and 4, which will be described later, a spacer 17.18 is interposed between the first and second parts.
Illustration is omitted in the figure. FIG. 2 shows a switch block mounting device 13 for mounting the switch block 10. As shown in FIG. In Fig. 2, 14 is the mounting board, and l5 is the mounting board 14.
A plurality of insulators are arranged on the top at predetermined intervals, 16 is a plurality of conductive contacts provided between each insulator 15,
It is formed into a substantially Ω-shape as shown in the figure using a leaf spring member. 3 and 4 show the switch block 10 mounted on the switch block mounting device 13. FIG. In FIG. 3, 17.18 is the first and second terminal board 1.
1.12. In addition, the fourth
The figure shows the condition with the spacer 18 removed. 3 and 4, a plurality of switch blocks 10 are inserted between each conductive contact 6, are held elastically, and are electrically connected to each other via each conductive contact 16. In this way, the series-parallel circuit shown in FIG. 5 is constructed. Next, the operation will be explained. In order to improve the stability of the switch and make it short in life, this embodiment uses an FET 8 as a semiconductor switch in place of the conventional cycitron switch 6, which is a vacuum tube. However, the thyratron switch 6 has realized several K■ to several tens of KV, several tens of nanoseconds.
No single semiconductor switch currently exists that allows switching of . FETs as semiconductor switches that realize switching of several lQnsec have a maximum withstand voltage of only about 1 KV, so in order to obtain a withstand voltage of several KV to several tens of KV, as shown in Figure 5, a high-speed switch such as FE'78 is required. Multiple series-parallel connections of semiconductors are required. However, when multiple semiconductor switches are connected in series and parallel, a large number of parts are required and the structure is complicated, so if a part of the semiconductor switch is damaged due to trouble, it is difficult to replace it. Sign. In this invention, as shown in FIG.
8 series-parallel circuits are used, and the structure of this series-parallel circuit is made as shown in FIGS. 3 and 4, and the switch block 10 as shown in FIG. 1 is used as one unit. It is designed to be removably inserted in between. By adopting such a structure, for example, if a part of multiple F-T8s is destroyed, the switch block lO can be pulled out,
Replacement can be performed extremely easily by newly inserting a normal switch block 10. In addition, although FET8 was used as a semiconductor switch in the said Example, SIT,Ic;BT,S! Cyrisk, transistor, Cyrisk, etc. may also be used. Furthermore, the present invention is applicable not only to copper vapor laser devices and the like, but also to semiconductor switch devices in other electric circuits.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上のように、この発明によれば、2枚の対向配置され
た端子板の一方に複数個の半導体スイッチを配すると共
にそれらの第1の電極を接続し、他方の端子板に各半導
体スイッチの第2の電極を接続して成る複数個のスイッ
チブロックを、取付基板上に設けられた複数の電導接触
子の間に着脱自在に挿入して保持するうように構威した
ので、所定の耐圧条件の下で高速スイッチングを行うこ
とができ、信頼性が向上すると共に、寿命が長くなり、
さらに、半導体スイッチの故障に対してはスイッチブロ
ックを簡単に交換することにより、対処できる等の効果
がある。
As described above, according to the present invention, a plurality of semiconductor switches are disposed on one side of two opposing terminal boards, and their first electrodes are connected, and each semiconductor switch is placed on the other terminal board. A plurality of switch blocks each having a second electrode connected thereto are detachably inserted and held between a plurality of conductive contacts provided on a mounting board, so that a predetermined It can perform high-speed switching under pressure-resistant conditions, improving reliability and extending life.
Furthermore, there is an effect that failures in the semiconductor switch can be dealt with by simply replacing the switch block.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による半導体スイッチ装置
に用いられるスイ・ノチブロッチを示す斜視図、第2図
は同装置に用いられるスイッチブロック取付装置を示す
側面図、第3図は上記スイッチブロ・ンクをスイッチブ
ロック取付装置に取付けた状態を示す平面図、第4図は
その側面図、第5図は同装置を用いたパルス発生回路を
示す回路図、第6図は従来の銅蒸気レーザ装置のパルス
発生回路を示す回路図である。 8はFET,10はスイ・ンチブロック、11は第1の
端子板、12は第2の端子板、13はスイッチブロック
取付装置、14は取付基板、16は電導接触子。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a switch block used in a semiconductor switch device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a switch block mounting device used in the same device, and FIG. Figure 4 is a side view of the switch mounted on the switch block mounting device, Figure 5 is a circuit diagram showing a pulse generation circuit using the same device, and Figure 6 is a conventional copper vapor laser. FIG. 3 is a circuit diagram showing a pulse generation circuit of the device. 8 is a FET, 10 is a switch block, 11 is a first terminal board, 12 is a second terminal board, 13 is a switch block mounting device, 14 is a mounting board, and 16 is a conductive contact. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  複数個の半導体スイッチが配され各半導体スイッチの
第1の電極が接続された第1の端子板とこの第1の端子
板と所定間隔を以って対向配置され上記各半導体スイッ
チの第2の電極が接続された第2の端子板とから成るス
イッチブロックと、取付基板上に所定間隔を以って配さ
れそれらの間に複数個の上記スイッチブロックが着脱自
在に保持される複数の電導接触子が設けられて成るスイ
ッチブロック取付装置とを備えた半導体スイッチ装置。
a first terminal board on which a plurality of semiconductor switches are arranged and to which the first electrodes of each semiconductor switch are connected; a switch block consisting of a second terminal plate to which electrodes are connected; and a plurality of conductive contacts arranged at predetermined intervals on a mounting board and between which a plurality of the switch blocks are detachably held. A semiconductor switch device comprising: a switch block mounting device including a switch block mounting device;
JP15193589A 1989-06-14 1989-06-14 Semiconductor switching device Pending JPH0316424A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012160923A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Rb Controls Co Repair method for apparatus and substrate for repair
JP2013232404A (en) * 2012-03-26 2013-11-14 General Electric Co <Ge> Switching component, and switch system including the same

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