JPH08315741A - Vacuum microswitch - Google Patents

Vacuum microswitch

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Publication number
JPH08315741A
JPH08315741A JP11944195A JP11944195A JPH08315741A JP H08315741 A JPH08315741 A JP H08315741A JP 11944195 A JP11944195 A JP 11944195A JP 11944195 A JP11944195 A JP 11944195A JP H08315741 A JPH08315741 A JP H08315741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
overvoltage
gate
vacuum
overvoltage protection
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP11944195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Endo
文彦 遠藤
Masayuki Nakamoto
正幸 中本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP11944195A priority Critical patent/JPH08315741A/en
Publication of JPH08315741A publication Critical patent/JPH08315741A/en
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Abstract

PURPOSE: To enhance reliability by enclosing an overvoltage protective part in the same element by dividing a gate, and bypassing overvoltage by automatically turning it on when the overvoltage is detected. CONSTITUTION: A gate is divided into two parts of G0 and G1, and a main switch part 10 and an overvoltage protective part 11 are arranged in the same element. When voltage between A and K is not more than an overvoltage protective level, the protective part 11 does not operate, and the switch part 10 operates by an ON signal of a driving device 12. When it is not less than the overvoltage protective level, an overvoltage detecting circuit 13 detects this, and operates a gate pulse generator 14, and turns the protective part 11 on, and bypasses the voltage between A and K. When it reduces to the overvoltage protective level or less, the generator 14 is stopped, and the protective part 11 is turned off. In this way, the protective part 11 is automatically turned on, and since overvoltage is bypassed and restrained, reliability can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、過電圧保護機能を設け
た真空マイクロスイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum micro switch having an overvoltage protection function.

【0002】[0002]

【従来の技術】真空マイクロ素子は、ミクロンサイズの
電界放出型冷陰極を利用したデバイスであり、電子の高
速走行性、高絶縁耐圧性、耐温度・耐放射線性など、種
々の面で半導体素子よりも格段に優れた特性を持つ。こ
のため、超高速マイクロ波デバイス、パワーデバイス、
電子線デバイス、平板型画像表示装置など非常に広い分
野への応用が期待されている。
2. Description of the Related Art A vacuum micro device is a device that uses a micron-sized field emission cold cathode, and is a semiconductor device in various aspects such as high-speed electron traveling property, high dielectric strength, temperature resistance and radiation resistance. It has much better characteristics than Therefore, ultra-high-speed microwave devices, power devices,
It is expected to be applied to a very wide range of fields such as electron beam devices and flat panel image display devices.

【0003】図5に真空マイクロ素子の基本構造を示
す。真空マイクロ素子は、真空容器内に配置された、複
数の円錐型エミッタを有するカソードKとエミッタ周囲
に配置されたゲートGとから成る電界放出型冷陰極と、
それに対向したアノードAより構成される。次に、この
素子の動作原理を説明する。
FIG. 5 shows the basic structure of a vacuum micro device. The vacuum micro-element is a field emission cold cathode, which is arranged in a vacuum container and includes a cathode K having a plurality of conical emitters and a gate G arranged around the emitters.
It is composed of an anode A facing it. Next, the operating principle of this element will be described.

【0004】ターンオンは、ゲートGに正極性電圧を印
加することによって行い、非常に高い電界をエミッタE
の円錐部の頂点において発生させる。この高電界によっ
て、エミッタEの円錐部の頂点で、トンネル効果で電子
が引き出され、エミッタEから放出された電子が図5の
ような軌道を通ってアノードAに到達することによっ
て、素子は導通状態となる。ターンオフは、ゲートGの
電圧を解除することにより行う。
Turn-on is performed by applying a positive voltage to the gate G, and a very high electric field is applied to the emitter E.
It occurs at the apex of the conical part of. Due to this high electric field, electrons are extracted by the tunnel effect at the apex of the conical portion of the emitter E, and the electrons emitted from the emitter E reach the anode A through the orbits as shown in FIG. It becomes a state. Turn-off is performed by releasing the voltage of the gate G.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】真空マイクロ素子で
は、アノード−カソード間(以下、A−K間と称す)に
破壊電圧以上の電圧が印加すると、真空絶縁破壊が生じ
破壊電流が流れる。この破壊電流はエミッタの局部に集
中して流れるため、円錐型エミッタの溶融、ゲート電極
とエミッタの短絡などを引き起こし、素子の特性劣化や
破壊が起きる。このため、真空マイクロ素子では、真空
絶縁破壊を未然に防ぎ素子を保護することが重要とな
る。
In the vacuum micro device, when a voltage higher than the breakdown voltage is applied between the anode and the cathode (hereinafter referred to as AK), vacuum breakdown occurs and a breakdown current flows. Since this breakdown current concentrates on the local area of the emitter, it causes melting of the conical emitter, short circuit between the gate electrode and the emitter, etc., resulting in deterioration or destruction of the characteristics of the device. Therefore, in the vacuum micro device, it is important to prevent the vacuum dielectric breakdown and protect the device.

【0006】一般に用いられている過電圧保護方法とし
ては、素子のA−K間に非線形抵抗体を並列接続する方
法がある。しかし、真空マイクロ素子は高速スイッチン
グ能力を有することから、MHz〜GHz領域での使用
が主になると考えられるため、過電圧保護も高速応答特
性を持つことを必要とするが、これら非線形抵抗体の応
答時間は低速であり、真空マイクロ素子の過電圧保護用
として十分とはいえない。
As a commonly used overvoltage protection method, there is a method of connecting a non-linear resistor in parallel between A and K of the element. However, since the vacuum micro device has a high-speed switching ability, it is considered that the vacuum micro device is mainly used in the MHz to GHz range. Therefore, it is necessary that the overvoltage protection also has a high-speed response characteristic. The time is slow and not sufficient for overvoltage protection of vacuum micro devices.

【0007】また、素子外部に過電圧を吸収する回路を
設ける必要があるので、スイッチが大型化するという問
題があった。よって、本発明は高速応答特性を持つ過電
圧保護機能を有する真空マイクロスイッチを提供するこ
とを目的とする。
Further, since it is necessary to provide a circuit for absorbing the overvoltage outside the element, there is a problem that the switch becomes large. Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum microswitch having a high-speed response characteristic and an overvoltage protection function.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載の真空マイクロスイッチで
は、エミッタを有するカソードと上記エミッタから放出
される電子流を制御するゲートとからなる電界放出型冷
陰極と、上記電界放出型冷陰極に対向して配置されたア
ノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手段からの
駆動信号により駆動する真空マイクロスイッチにおい
て、上記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割し、上
記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部と過電
圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、上記主ス
イッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を与える
駆動手段と、上記真空マイクロ素子のアノード−カソー
ド間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、上記過電圧
検出手段からの過電圧検出信号を受けて上記過電圧保護
部のゲートに駆動信号を与えるゲートパルス発生手段と
を有したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a vacuum microswitch according to claim 1 of the present invention comprises a cathode having an emitter and a gate for controlling a flow of electrons emitted from the emitter. In a vacuum microswitch for driving a vacuum microdevice having a field emission cold cathode and an anode arranged to face the field emission cold cathode by a drive signal from a driving means, a gate of the vacuum microdevice is A drive means that is divided into a plurality of parts and is provided with a main switch part for supplying a main current to the vacuum micro device and an overvoltage protection part for supplying a current when an overvoltage occurs, and a drive means for supplying a drive signal for controlling the main current to the gate of the main switch part. An overvoltage detecting means for detecting an overvoltage between the anode and the cathode of the vacuum microelement, and an overvoltage from the overvoltage detecting means Receiving a detection signal, characterized in that a gate pulse generating means for providing a drive signal to the gate of the overvoltage protection unit.

【0009】本発明の請求項2記載の真空マイクロスイ
ッチでは、請求項1記載の真空マイクロスイッチにおい
て、上記過電圧保護部のエミッタの下部に電流を制限す
る抵抗層を設けたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the vacuum microswitch according to the first aspect, a resistance layer for limiting current is provided below the emitter of the overvoltage protection portion.

【0010】本発明の請求項3記載の真空マイクロスイ
ッチでは、請求項2記載の真空マイクロスイッチにおい
て、上記過電圧保護部の抵抗層の抵抗値が R ≧ Vpro /Iomax Vpro :真空マイクロ素子の過電圧保護レベル Iomax :過電圧保護部の最大許容電流 であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the vacuum microswitch according to the second aspect, the resistance value of the resistance layer of the overvoltage protection portion is R ≥ Vpro / Iomax Vpro: Overvoltage protection of the vacuum microelement. Level Iomax: Characterized by the maximum allowable current of the overvoltage protection unit.

【0011】本発明の請求項4記載の真空マイクロスイ
ッチでは、エミッタを有するカソードと上記エミッタか
ら放出される電子流を制御するゲートとからなる電界放
出型冷陰極と、上記電界放出型冷陰極に対向して配置さ
れたアノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手段
からの信号により駆動する真空マイクロスイッチにおい
て、上記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割し、上
記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部と過電
圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、上記主ス
イッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を与える
駆動手段と、上記真空マイクロ素子のアノード−カソー
ド間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、上記真空マ
イクロ素子の過電圧保護部のゲート−カソード間に流れ
る電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段か
らの検出信号と所定の基準電圧を比較し上記検出信号が
基準電圧より大きいか小さいかを判別する判別手段と、
上記過電圧検出手段からの過電圧検出信号と上記判別手
段からの判別信号とを基に上記真空マイクロ素子のアノ
ード−カソード間が過電圧で、かつ、上記真空マイクロ
素子の過電圧保護部のゲート−カソード間に流れる電流
が所定の基準電圧より小さいときに起動指令を出力する
起動指令手段と、上記起動指令手段からの起動指令を受
けて上記過電圧保護部のゲートに駆動信号を与えるゲー
トパルス発生手段とを有したことを特徴とする。
In the vacuum microswitch according to claim 4 of the present invention, a field emission cold cathode comprising a cathode having an emitter and a gate for controlling a flow of electrons emitted from the emitter, and the field emission cold cathode are provided. In a vacuum micro switch for driving a vacuum micro element having an anode and an anode arranged opposite to each other by a signal from a driving means, a gate of the vacuum micro element is divided into a plurality of parts, and a main current is supplied to the vacuum micro element. A switch unit and an overvoltage protection unit that allows a current to flow when an overvoltage occurs are provided, drive means for applying a drive signal for controlling the main current to the gate of the main switch unit, and overvoltage between the anode and cathode of the vacuum micro element are detected. An overvoltage detecting means and the current flowing between the gate and the cathode of the overvoltage protection unit of the vacuum micro device are detected. A flow detecting means, a discriminating means for comparing the above-mentioned detection signal detection signal with a predetermined reference voltage from the current detection means to determine whether larger or smaller than the reference voltage,
Based on the overvoltage detection signal from the overvoltage detection means and the discrimination signal from the discrimination means, there is an overvoltage between the anode and the cathode of the vacuum micro element, and between the gate and the cathode of the overvoltage protection unit of the vacuum micro element. There is provided start command means for outputting a start command when the flowing current is smaller than a predetermined reference voltage, and gate pulse generation means for receiving a start command from the start command means and giving a drive signal to the gate of the overvoltage protection unit. It is characterized by having done.

【0012】本発明の請求項5記載の真空マイクロスイ
ッチでは、エミッタを有するカソードと上記エミッタか
ら放出される電子流を制御するゲートとからなる電界放
出型冷陰極と、上記電界放出型冷陰極に対向して配置さ
れたアノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手段
からの信号により駆動する真空マイクロスイッチにおい
て、上記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割し、上
記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部と過電
圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、上記主ス
イッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を与える
駆動手段と、上記真空マイクロ素子のアノード−カソー
ド間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、上記過電圧
検出手段からの過電圧検出信号を受けて上記過電圧保護
部のゲートに駆動信号を与えるゲートパルス発生手段
と、上記ゲートパルス発生手段と上記過電圧保護部のゲ
ート間に挿入された抵抗とを有したことを特徴とする。
In a vacuum microswitch according to a fifth aspect of the present invention, there are provided a field emission cold cathode comprising a cathode having an emitter and a gate controlling an electron flow emitted from the emitter, and the field emission cold cathode. In a vacuum micro switch for driving a vacuum micro element having an anode and an anode arranged opposite to each other by a signal from a driving means, a gate of the vacuum micro element is divided into a plurality of parts, and a main current is supplied to the vacuum micro element. A switch unit and an overvoltage protection unit that allows a current to flow when an overvoltage occurs are provided, drive means for applying a drive signal for controlling the main current to the gate of the main switch unit, and overvoltage between the anode and cathode of the vacuum micro element are detected. Driving the overvoltage detection means and the gate of the overvoltage protection unit by receiving the overvoltage detection signal from the overvoltage detection means Wherein the gate pulse generating means for providing, that had a inserted resistor between the gate of the gate pulse generating means and the overvoltage protection unit No..

【0013】本発明の請求項6記載の真空マイクロスイ
ッチでは、請求項5記載の真空マイクロスイッチにおい
て、上記ゲートパルス発生手段と上記過電圧保護部のゲ
ート間に挿入された抵抗の抵抗値が R = (Vgo−Vth)/(nIomax) Vgo :ゲートパルス発生手段の出力電圧 Vth :真空マイクロ素子のスレッショルド電圧 Iomax:過電圧保護部の最大許容電流 n :過電圧保護部のゲート−カソード間電流とア
ノード−カソード間電流の比 であることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the vacuum microswitch according to the fifth aspect, the resistance value of the resistor inserted between the gate pulse generating means and the gate of the overvoltage protection unit is R = (Vgo-Vth) / (nIomax) Vgo: Output voltage of the gate pulse generating means Vth: Threshold voltage of the vacuum micro element Iomax: Maximum allowable current of the overvoltage protection part n: Gate-cathode current and anode-cathode of the overvoltage protection part It is characterized by the ratio of the inter-current.

【0014】[0014]

【作用】本発明の請求項1記載の真空マイクロスイッチ
では、真空マイクロ素子のゲートを分割することで同一
素子内に主スイッチ部と過電圧保護部を形成する。正常
に動作している場合、主スイッチ部により主電流が制御
されるが、過電圧保護部は動作しない。真空マイクロ素
子のA−K間に保護レベル以上の電圧が印加すると過電
圧検出手段が異常検出信号を出力、これを受けてゲート
パルス発生手段がゲートへのオン信号を発生し過電圧保
護部はオンする。電圧が保護レベル以下になると過電圧
検出手段の出力が停止し、過電圧保護部は再びオフ状態
になる。
In the vacuum microswitch according to the first aspect of the present invention, the main switch section and the overvoltage protection section are formed in the same element by dividing the gate of the vacuum microelement. When operating normally, the main current is controlled by the main switch unit, but the overvoltage protection unit does not operate. When a voltage higher than the protection level is applied between the A and K of the vacuum micro device, the overvoltage detection means outputs an abnormality detection signal, and in response to this, the gate pulse generation means generates an ON signal to the gate to turn on the overvoltage protection part. . When the voltage becomes lower than the protection level, the output of the overvoltage detection means is stopped and the overvoltage protection unit is turned off again.

【0015】本発明の請求項2、請求項3記載の真空マ
イクロスイッチでは、真空マイクロ素子のゲートを分割
することで同一素子内に主スイッチ部と過電圧保護部を
形成する。正常に動作している場合、主スイッチ部によ
り主電流が制御されるが、過電圧保護部は動作しない。
真空マイクロ素子のA−K間に保護レベル以上の電圧が
印加すると過電圧検出手段が異常検出信号を出力、これ
を受けてゲートパルス発生手段がゲートへのオン信号を
発生し過電圧保護部はオンする。このとき過電圧保護部
にはエミッタに設けた抵抗層により制限された電流が流
れる。電圧が保護レベル以下になると過電圧検出手段の
出力が停止し、過電圧保護部は再びオフ状態になる。
In the vacuum microswitch according to the second and third aspects of the present invention, the main switch section and the overvoltage protection section are formed in the same element by dividing the gate of the vacuum microelement. When operating normally, the main current is controlled by the main switch unit, but the overvoltage protection unit does not operate.
When a voltage higher than the protection level is applied between the A and K of the vacuum micro device, the overvoltage detection means outputs an abnormality detection signal, and in response to this, the gate pulse generation means generates an ON signal to the gate to turn on the overvoltage protection part. . At this time, a current limited by the resistance layer provided in the emitter flows through the overvoltage protection unit. When the voltage becomes lower than the protection level, the output of the overvoltage detection means is stopped and the overvoltage protection unit is turned off again.

【0016】本発明の請求項4記載の真空マイクロスイ
ッチは、真空マイクロ素子特有の特性、すなわち、A−
K間電流に対して一定の比率n(通常n=0.2程度)
の電流がゲート−カソード間に流れるという特性を利用
したものである。
A vacuum microswitch according to a fourth aspect of the present invention has a characteristic peculiar to a vacuum microdevice, that is, A-
Constant ratio n to the current between K (usually about n = 0.2)
This utilizes the characteristic that the current of (3) flows between the gate and the cathode.

【0017】本発明の請求項4記載の真空マイクロスイ
ッチでは、真空マイクロ素子のゲートを分割することで
同一素子内に主スイッチ部と過電圧保護部を形成する。
正常に動作している場合、主スイッチ部により主電流が
制御されるが、過電圧保護部は動作しない。真空マイク
ロ素子のA−K間に保護レベル以上の電圧が印加すると
過電圧検出手段が異常検出信号を出力する。一方、電流
検出手段は過電圧保護部のゲート−カソード間電流を検
出、判別手段がその検出信号を過電流であるか判定す
る。起動指令手段は、過電圧検出手段からの過電圧検出
信号と判別手段からの判別信号とを基に真空マイクロ素
子のアノード−カソード間が過電圧で、かつ、真空マイ
クロ素子の過電圧保護部のゲート−カソード間に流れる
電流が所定の基準電圧より小さいときに起動指令を出力
し、これを受けてゲートパルス発生手段がゲートへのオ
ン信号を発生し過電圧保護部はオンする。
In the vacuum microswitch according to the fourth aspect of the present invention, the main switch section and the overvoltage protection section are formed in the same element by dividing the gate of the vacuum microelement.
When operating normally, the main current is controlled by the main switch unit, but the overvoltage protection unit does not operate. When a voltage higher than the protection level is applied between the A and K of the vacuum micro device, the overvoltage detecting means outputs an abnormality detection signal. On the other hand, the current detection unit detects the gate-cathode current of the overvoltage protection unit, and the determination unit determines whether the detection signal is an overcurrent. The start-up command means is based on the overvoltage detection signal from the overvoltage detection means and the discrimination signal from the discrimination means, and the anode-cathode of the vacuum micro element is overvoltage, and the gate-cathode of the overvoltage protection unit of the vacuum microelement is When the current flowing in the gate is smaller than a predetermined reference voltage, a start command is output, and in response to this, the gate pulse generation means generates an ON signal to the gate, and the overvoltage protection unit is turned on.

【0018】本発明の請求項5、請求項6記載の真空マ
イクロスイッチでは、真空マイクロ素子のゲートを分割
することで同一素子内に主スイッチ部と過電圧保護部を
形成する。正常に動作している場合、主スイッチ部によ
り主電流が制御されるが、過電圧保護部は動作しない。
真空マイクロ素子のA−K間に保護レベル以上の電圧が
印加すると過電圧検出回路が異常検出信号を出力、これ
を受けてゲートパルス発生器がゲートへのオン信号を発
生し過電圧保護部はオンする。許容電流Iomax以上の電
流が過電圧保護部に流れるとゲート−カソード間にnI
omaxの電流が流れるため、抵抗器Rで発生する電圧降下
によりゲート電圧がスレッショルド電圧以下になり、過
電圧保護部の電流は制限される。電流が許容電流以下に
なると、ゲート電圧はスレッショルド電圧以上になり、
過電圧保護部は再びオン状態になる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the main switch section and the overvoltage protection section are formed in the same element by dividing the gate of the vacuum micro element. When operating normally, the main current is controlled by the main switch unit, but the overvoltage protection unit does not operate.
When a voltage higher than the protection level is applied between A and K of the vacuum micro device, the overvoltage detection circuit outputs an abnormality detection signal, and in response to this, the gate pulse generator generates an ON signal to the gate and the overvoltage protection unit is turned ON. . When a current over the allowable current Iomax flows into the overvoltage protection unit, nI is generated between the gate and the cathode.
Since the current of omax flows, the gate voltage becomes lower than the threshold voltage due to the voltage drop generated in the resistor R, and the current of the overvoltage protection unit is limited. When the current is below the allowable current, the gate voltage is above the threshold voltage,
The overvoltage protection unit is turned on again.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。本発明の第1の実施例を図1を参照して説明す
る。図1は、本発明の第1の実施例の真空マイクロ素子
の概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a vacuum micro device according to a first embodiment of the present invention.

【0020】図1において、真空マイクロ素子(以下、
VMDと称す)は、ゲートがG0 、G1 の2つに分割さ
れ、これにより同一素子内に主スイッチ部10と過電圧
保護部11とが形成される。
In FIG. 1, a vacuum micro device (hereinafter,
In VMD), the gate is divided into two gates G0 and G1, whereby a main switch section 10 and an overvoltage protection section 11 are formed in the same element.

【0021】主スイッチ部10は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG0 と、それに対向したアノードAとからなり、ゲ
ートG0 には、主電流をオンオフするための駆動信号を
与える駆動装置12が接続される。
The main switch section 10 comprises a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G0 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G0. In order to turn on / off the main current to the gate G0. The drive device 12 which supplies the drive signal of is connected.

【0022】過電圧保護部11は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG1 と、それに対向したアノードAとからなり、V
MDのA−K間に印加される過電圧を検出する過電圧検
出回路13と、過電圧検出回路13からの過電圧検出信
号を基にゲートG1 に正極性電圧を与えるゲートパルス
発生器14とからなる保護回路15が接続される。。
The overvoltage protection unit 11 comprises a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G1 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G1.
A protection circuit including an overvoltage detection circuit 13 for detecting an overvoltage applied between A and K of MD, and a gate pulse generator 14 for applying a positive voltage to a gate G1 based on an overvoltage detection signal from the overvoltage detection circuit 13. 15 are connected. .

【0023】過電圧検出回路13は、真空絶縁破壊が起
きる破壊電圧以下の電圧で過電圧保護レベルを設定し、
VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル以上になった
ときに過電圧と判断する。
The overvoltage detection circuit 13 sets the overvoltage protection level at a voltage below the breakdown voltage at which vacuum insulation breakdown occurs,
When the AK voltage of VMD exceeds the overvoltage protection level, it is determined as an overvoltage.

【0024】次に、第1の実施例の動作について説明す
る。VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル以下の場
合には、過電圧保護部11は動作せず、駆動装置12の
オン信号により主スイッチ部10が動作する。
Next, the operation of the first embodiment will be described. When the AK voltage of VMD is equal to or lower than the overvoltage protection level, the overvoltage protection unit 11 does not operate, and the main switch unit 10 operates by the ON signal of the driving device 12.

【0025】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以上の場合には、過電圧検出回路13が過電圧を検出
し、ゲートパルス発生器14を動作させることにより過
電圧保護部11がオン状態になる。この動作によってV
MDのA−K間電圧がバイパスされる。
When the AK voltage of VMD is equal to or higher than the overvoltage protection level, the overvoltage detection circuit 13 detects the overvoltage and operates the gate pulse generator 14 to turn on the overvoltage protection unit 11. This action causes V
The AK voltage of MD is bypassed.

【0026】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以下にまで減少すると、ゲートパルス発生器14の動作
が停止し、過電圧保護部11はオフ状態になる。このよ
うに、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部を内
蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動的に
オンさせて過電圧をバイパスし、抑制する機能を持たせ
ることで高信頼性の真空マイクロスイッチが得られる。
When the voltage between A and K of VMD decreases below the overvoltage protection level, the operation of the gate pulse generator 14 is stopped and the overvoltage protection unit 11 is turned off. In this way, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element, and when the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to bypass and suppress the overvoltage. A reliable vacuum microswitch is obtained.

【0027】次に、本発明の第2の実施例を図2を参照
して説明する。図2は、本発明の第2の実施例の真空マ
イクロ素子の概略図である。図2において、VMDは、
ゲートがG0 、G1 の2つに分割され、これにより同一
素子内に主スイッチ部20と過電圧保護部21とが形成
される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view of a vacuum micro device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, VMD is
The gate is divided into two, G0 and G1, so that the main switch section 20 and the overvoltage protection section 21 are formed in the same element.

【0028】主スイッチ部20は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG0 と、それに対向したアノードAとからなり、ゲ
ートG0 には、主電流をオンオフするための駆動信号を
与える駆動装置12が接続される。
The main switch section 20 is composed of a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G0 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G0. The gate G0 turns on / off the main current. The drive device 12 which supplies the drive signal of is connected.

【0029】過電圧保護部21は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG1 と、それに対向したアノードAと、エミッタ下
部に形成された抵抗層22とからなり、VMDのA−K
間に印加される過電圧を検出する過電圧検出回路13
と、過電圧検出回路13からの過電圧検出信号を基にゲ
ートG1 に正極性電圧を与えるゲートパルス発生器14
とからなる保護回路15が接続される。過電圧保護部2
1のエミッタ下部に形成された抵抗層22の抵抗値Rは
次式で与えられている。
The overvoltage protection portion 21 comprises a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G1 arranged around the emitter, an anode A facing the gate G1, and a resistance layer 22 formed under the emitter. VMK AK
Overvoltage detection circuit 13 for detecting overvoltage applied between
And a gate pulse generator 14 for applying a positive voltage to the gate G1 based on the overvoltage detection signal from the overvoltage detection circuit 13.
The protection circuit 15 including is connected. Overvoltage protection unit 2
The resistance value R of the resistance layer 22 formed under the emitter of No. 1 is given by the following equation.

【0030】[0030]

【数1】R ≧ Vpro /Iomax 但し、Vpro :VMDの過電圧保護レベル Iomax :過電圧保護部の最大許容電流(破壊電流) 過電圧検出回路13は、真空絶縁破壊が起きる破壊電圧
以下の電圧で保護レベルを設定し、VMDのA−K間電
圧が過電圧保護レベル以上になったときに過電圧と判断
する。
[Formula 1] R ≥ Vpro / Iomax, where Vpro: VMD overvoltage protection level Iomax: Maximum allowable current (breakdown current) of the overvoltage protection unit The overvoltage detection circuit 13 has a protection level at a voltage below the breakdown voltage at which vacuum insulation breakdown occurs. Is set, and it is determined that the voltage is overvoltage when the voltage between the AK of VMD exceeds the overvoltage protection level.

【0031】次に、第2の実施例の動作について説明す
る。VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル以下の場
合には、過電圧保護部21は動作せず、駆動装置12の
オン信号により主スイッチ部20が動作する。
Next, the operation of the second embodiment will be described. When the AK voltage of VMD is equal to or lower than the overvoltage protection level, the overvoltage protection unit 21 does not operate, and the main switch unit 20 operates by the ON signal of the drive device 12.

【0032】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以上の場合には、過電圧検出回路13が過電圧を検出
し、ゲートパルス発生器14を動作させることにより過
電圧保護部21がオン状態になる。この動作によってV
MDのA−K間電圧がバイパスされるが、この時過電圧
保護部21に流れる電流はエミッタに形成された抵抗層
22により最大許容電流Iomax以下に制限される。
When the AK voltage of VMD is equal to or higher than the overvoltage protection level, the overvoltage detection circuit 13 detects the overvoltage and operates the gate pulse generator 14 to turn on the overvoltage protection unit 21. This action causes V
Although the voltage between A and K of MD is bypassed, the current flowing in the overvoltage protection unit 21 at this time is limited to the maximum allowable current Iomax or less by the resistance layer 22 formed in the emitter.

【0033】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以下にまで減少すると、ゲートパルス発生器14の動作
が停止し、過電圧保護部21はオフ状態になる。このよ
うに、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部を内
蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動的に
オンさせて過電圧をバイパスし、抑制する機能を持た
せ、さらに過電圧保護部の過電流による破壊、特性劣化
を防止する機能を持たせることで高信頼性の真空マイク
ロスイッチが得られる。
When the voltage between the A and K of VMD decreases below the overvoltage protection level, the operation of the gate pulse generator 14 is stopped and the overvoltage protection unit 21 is turned off. In this way, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element, and when an overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to bypass and suppress the overvoltage. A highly reliable vacuum microswitch can be obtained by providing a function of preventing damage and characteristic deterioration of the protective part due to overcurrent.

【0034】次に、本発明の第3の実施例を図3を参照
して説明する。図3は、本発明の第3の実施例の真空マ
イクロ素子の概略図である。図3において、VMDは、
ゲートがG0 、G1 の2つに分割され、これにより同一
素子内に主スイッチ部30と過電圧保護部31とが形成
される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic view of a vacuum micro device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, VMD is
The gate is divided into two, G0 and G1, whereby a main switch section 30 and an overvoltage protection section 31 are formed in the same element.

【0035】主スイッチ部30は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG0 と、それに対向したアノードAとからなり、ゲ
ートG0 には、主電流をオンオフするための駆動信号を
与える駆動装置12が接続される。
The main switch section 30 is composed of a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G0 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G0, for turning on and off the main current to the gate G0. The drive device 12 which supplies the drive signal of is connected.

【0036】過電圧保護部31は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG1 と、それに対向したアノードAとからなり、V
MDのA−K間に印加される過電圧を検出する過電圧検
出回路13と、ゲートG1 に正極性電圧を与えるゲート
パルス発生器14と、過電圧保護部31のG1 −K間電
流を検出する変流器32と、変流器32の検出信号と基
準電圧とを比較するコンパレータ33と、コンパレータ
33の出力と過電圧検出回路13の出力との論理積をと
るAND回路34とからなる保護回路35が接続され
る。
The overvoltage protection unit 31 is composed of a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G1 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G1.
An overvoltage detection circuit 13 for detecting an overvoltage applied between A and K of MD, a gate pulse generator 14 for applying a positive voltage to a gate G1, and a current transformer for detecting a current between G1 and K of an overvoltage protection unit 31. Circuit 32, a comparator 33 that compares the detection signal of the current transformer 32 with a reference voltage, and a protection circuit 35 that includes an AND circuit 34 that performs a logical product of the output of the comparator 33 and the output of the overvoltage detection circuit 13 are connected. To be done.

【0037】過電圧検出回路13は、真空絶縁破壊が起
きる破壊電圧以下の電圧で保護レベルを設定し、VMD
のA−K間電圧が過電圧保護レベル以上になったときに
過電圧と判断し、高レベルの信号を出力し、過電圧保護
レベル以下にときには、低レベルの信号を出力する。
The overvoltage detection circuit 13 sets the protection level at a voltage equal to or lower than the breakdown voltage at which vacuum insulation breakdown occurs, and VMD
When the voltage between A and K becomes higher than the overvoltage protection level, it is judged as an overvoltage, and a high level signal is output, and when it is lower than the overvoltage protection level, a low level signal is output.

【0038】コンパレータ33の基準電圧は、過電圧保
護部31の最大許容電流をIomaxとすると、G1 −K間
にnIomaxの流れたときの変流器32の出力電圧に設定
されている。ここで、nはG1 −K間電流とA−K間電
流の比である。そして、コンパレータ33は、変流器3
2の出力が基準電圧より小さい場合に高レベルの信号を
出力し、変流器32の出力が基準電圧より大きい場合に
低レベルの信号を出力する。
The reference voltage of the comparator 33 is set to the output voltage of the current transformer 32 when nIomax flows between G1 and K, where Imax is the maximum allowable current of the overvoltage protection unit 31. Here, n is the ratio of the current between G1 and K and the current between A and K. Then, the comparator 33 includes the current transformer 3
When the output of 2 is smaller than the reference voltage, a high level signal is output, and when the output of the current transformer 32 is larger than the reference voltage, a low level signal is output.

【0039】次に、第3の実施例の動作について説明す
る。VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル以下の場
合には、過電圧保護部31は動作せず、駆動装置12の
オン信号により主スイッチ部30が動作する。
Next, the operation of the third embodiment will be described. When the AK voltage of VMD is equal to or lower than the overvoltage protection level, the overvoltage protection unit 31 does not operate, and the main switch unit 30 operates by the ON signal of the drive device 12.

【0040】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以上の場合には、過電圧検出回路13の出力が高レベル
となる。このとき、過電圧保護部31のA−K間電流が
許容電流Iomax以下の場合コンパレータの出力は高レベ
ルであるので、AND回路34の出力の論理積は真とな
るので、ゲートパルス発生器14が動作し、過電圧保護
部31がオン状態になる。この動作によってVMDのA
−K間電圧がバイパスされる。
When the AK voltage of VMD is equal to or higher than the overvoltage protection level, the output of the overvoltage detection circuit 13 becomes high level. At this time, when the AK current of the overvoltage protection unit 31 is less than or equal to the allowable current Iomax, the output of the comparator is at a high level, and the logical product of the outputs of the AND circuits 34 is true. It operates and the overvoltage protection unit 31 is turned on. By this operation, VMD A
The -K voltage is bypassed.

【0041】また、過電圧保護部31の電流がIomaxを
越えると、G1 −K間電流はnIomax以上となり変流器
32の出力が基準電圧を越えるため、コンパレータ33
の出力は低レベルになる。これによりコンパレータ33
の出力と過電圧検出回路13の出力の論理積であるAN
D回路34の出力は偽となるので、ゲートパルス発生器
14は動作せず過電圧保護部31はターンオフし始め
る。この動作によって過電圧保護部31の電流が制限さ
れる。
When the current of the overvoltage protection unit 31 exceeds Iomax, the current between G1 and K becomes nIomax or more and the output of the current transformer 32 exceeds the reference voltage.
Output goes low. As a result, the comparator 33
And the output of the overvoltage detection circuit 13 is AN
Since the output of the D circuit 34 is false, the gate pulse generator 14 does not operate and the overvoltage protection unit 31 starts to turn off. This operation limits the current of the overvoltage protection unit 31.

【0042】そして、過電圧保護部31の電流がIomax
以下にまで減少すると、コンパレータ出力が再び高レベ
ルとなりAND回路34の出力の論理積は真となるの
で、ゲートパルス発生器14が動作し、過電圧保護部3
1がオン状態になる。この動作によってVMDのA−K
間電圧がバイパスされる。
Then, the current of the overvoltage protection unit 31 becomes Iomax.
When it is reduced to below, the comparator output becomes high level again, and the logical product of the outputs of the AND circuits 34 becomes true, so that the gate pulse generator 14 operates and the overvoltage protection unit 3 operates.
1 is turned on. By this operation, VMD AK
Voltage is bypassed.

【0043】更に、VMDのA−K間電圧が過電圧保護
レベル以下にまで減少すると、ゲートパルス発生器14
の動作が停止し、過電圧保護部31はオフ状態になる。
このように、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護
部を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自
動的にオンさせて過電圧をバイパスし、抑制する機能を
持たせ、さらにG1 −K間電流を過電流モニタとし過電
流が検出された場合、過電圧保護部へのオン信号を遮断
して過電圧保護部の過電流による破壊、特性劣化を防止
する機能を持たせることで高信頼化を図った真空マイク
ロスイッチが得られる。
Further, when the voltage between VM and AK of VMD decreases below the overvoltage protection level, the gate pulse generator 14
Is stopped, and the overvoltage protection unit 31 is turned off.
In this way, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element. When the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to bypass and suppress the overvoltage. -K current is used as an overcurrent monitor, and when an overcurrent is detected, it cuts off the ON signal to the overvoltage protection unit to prevent destruction and characteristic deterioration due to overcurrent in the overvoltage protection unit. A vacuum microswitch designed to be realized is obtained.

【0044】この実施例では、変流器を用いて電流検出
を行ったが分流器等を適用しても良い。次に、本発明の
第4の実施例を図4を参照して説明する。
In this embodiment, the current is detected by using the current transformer, but a shunt or the like may be applied. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0045】図4は、本発明の第4の実施例の真空マイ
クロ素子の概略図である。図4において、VMDは、ゲ
ートがG0 、G1 の2つに分割され、これにより同一素
子内に主スイッチ部40と過電圧保護部41とが形成さ
れる。
FIG. 4 is a schematic view of a vacuum micro device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, the VMD has a gate divided into two gates G0 and G1, whereby a main switch section 40 and an overvoltage protection section 41 are formed in the same element.

【0046】主スイッチ部40は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG0 と、それに対向したアノードAとからなり、ゲ
ートG0 には、主電流をオンオフするための駆動信号を
与える駆動装置12が接続される。
The main switch section 40 is composed of a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G0 disposed around the emitters, and an anode A facing the gate G0, for turning on / off the main current to the gate G0. The drive device 12 which supplies the drive signal of is connected.

【0047】過電圧保護部41は、複数の円錐型エミッ
タを有するカソードKと、エミッタ周囲に配置されたゲ
ートG1 と、それに対向したアノードAとからなり、V
MDのA−K間に印加される過電圧を検出する過電圧検
出回路13と、過電圧検出回路13の過電圧検出信号を
基にゲートG1 に正極性電圧を与えるゲートパルス発生
器14と、ゲートパルス発生器14とゲートG1 間に挿
入された抵抗42とからなる保護回路43が接続され
る。
The overvoltage protection section 41 comprises a cathode K having a plurality of conical emitters, a gate G1 arranged around the emitters, and an anode A facing the gate G1.
An overvoltage detection circuit 13 for detecting an overvoltage applied between AK of MD, a gate pulse generator 14 for applying a positive voltage to a gate G1 based on an overvoltage detection signal of the overvoltage detection circuit 13, and a gate pulse generator A protection circuit 43 consisting of 14 and a resistor 42 inserted between the gate G1 is connected.

【0048】過電圧検出回路13は、真空絶縁破壊が起
きる破壊電圧以下の電圧で保護レベルを設定し、VMD
のA−K間電圧が過電圧保護レベル以上になったときに
過電圧と判断する。抵抗42の抵抗値Rは、次式で与え
られる。
The overvoltage detection circuit 13 sets the protection level at a voltage equal to or lower than the breakdown voltage at which vacuum insulation breakdown occurs, and VMD
When the voltage between A and K becomes higher than the overvoltage protection level, it is judged as an overvoltage. The resistance value R of the resistor 42 is given by the following equation.

【0049】[0049]

【数2】R = (Vgo−Vth)/(nIomax) 但し、Vgo :ゲートパルス発生器の出力電圧 Vth :真空マイクロ素子のスレッショルド電圧(最小
ターンオン電圧) Iomax:過電圧保護部の最大許容電流 n :G1 −K間電流とA−K間電流の比 次に、第4の実施例の動作について説明する。
## EQU00002 ## R = (Vgo-Vth) / (nIomax) where Vgo: output voltage of the gate pulse generator Vth: threshold voltage (minimum turn-on voltage) of the vacuum micro element Iomax: maximum allowable current of the overvoltage protection part n: Ratio of G1-K Current and AK Current Next, the operation of the fourth embodiment will be described.

【0050】VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル
以下の場合には、過電圧保護部41は動作せず、駆動装
置12のオン信号により主スイッチ部40が動作する。
VMDのA−K間電圧が過電圧保護レベル以上の場合に
は、過電圧検出回路13が過電圧を検出し、ゲートパル
ス発生器14を動作させる。
When the voltage between the AK of VMD is below the overvoltage protection level, the overvoltage protection unit 41 does not operate, and the main switch unit 40 operates by the ON signal of the drive unit 12.
When the AK voltage of VMD is equal to or higher than the overvoltage protection level, the overvoltage detection circuit 13 detects the overvoltage and operates the gate pulse generator 14.

【0051】このとき、過電圧保護部41のA−K間に
Iomax以下の電流、すなわち(Iomax−△Io )の電流
が流れているとすると、抵抗42による電圧降下はR・
n(Iomax−△Io )となり、ゲートG1 に印加される
電圧Vg は次式のようになる。
At this time, if a current of Iomax or less, that is, a current of (Iomax-ΔIo) is flowing between A and K of the overvoltage protection unit 41, the voltage drop due to the resistor 42 is R ·
n (Iomax-.DELTA.Io), and the voltage Vg applied to the gate G1 is given by the following equation.

【0052】[0052]

【数3】 Vg = Vgo − R・ n(Iomax−△Io ) = Vth + (Vgo−Vth)△Io /Iomax > Vth よって、ゲートG1 に印加される電圧Vg はスレッショ
ルド電圧Vth以上になるため、過電圧保護部21がオン
状態になる。この動作によってVMDのA−K間電圧が
バイパスされる。
## EQU3 ## Vg = Vgo-R.n (Iomax-.DELTA.Io) = Vth + (Vgo-Vth) .DELTA.Io / Iomax> Vth Therefore, the voltage Vg applied to the gate G1 becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth. The overvoltage protection unit 21 is turned on. This operation bypasses the AK voltage of VMD.

【0053】また、過電圧保護部41のA−K間電流が
Iomax以上、すなわち(Iomax+△Io )の電流が流れ
ているとすると、抵抗42による電圧降下はR・n(I
omax−△Io )となり、ゲートG1 に印加される電圧V
g は次式のようになる。
If the AK current of the overvoltage protection unit 41 is Iomax or more, that is, a current of (Iomax + ΔIo) is flowing, the voltage drop across the resistor 42 is R · n (I
omax-ΔIo) and the voltage V applied to the gate G1
g becomes as follows.

【0054】[0054]

【数4】 Vg = Vgo − R・ n(Iomax+△Io ) = Vth − (Vgo−Vth)△Io /Iomax < Vth よって、ゲートG1 に印加される電圧Vg はスレッショ
ルド電圧Vth以下になるため、過電圧保護部41はター
ンオフし始める。この動作によって過電圧保護部1の電
流が制限される。
Vg = Vgo−R · n (Iomax + ΔIo) = Vth− (Vgo−Vth) ΔIo / Iomax <Vth Therefore, the voltage Vg applied to the gate G1 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth. The protection unit 41 starts to turn off. This operation limits the current of the overvoltage protection unit 1.

【0055】このように、ゲートを分割して同一素子内
に過電圧保護部を内蔵し、過電圧が検出された場合過電
圧保護部を自動的にオンさせて過電圧をバイパスし、抑
制する機能を持たせ、さらにG1 −K間電流の増減によ
りゲートG1 の印加電圧を自動的に増減し過電流が流れ
た場合過電圧保護部のゲート電圧をスレッショルド電圧
以下にして過電圧保護部の過電流による破壊、特性劣化
を防止する機能を持たせることで高信頼化を図った真空
マイクロスイッチが得られる。
As described above, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element. When the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to bypass and suppress the overvoltage. In addition, when the applied voltage of the gate G1 is automatically increased / decreased due to the increase / decrease of the current between G1 and K, and the overcurrent flows, the gate voltage of the overvoltage protection unit is set below the threshold voltage, and the overvoltage protection unit is destroyed due to the overcurrent and the characteristics are deteriorated. A vacuum micro switch with high reliability can be obtained by providing a function of preventing the above.

【0056】[0056]

【発明の効果】上述したように、本発明の請求項1記載
の真空マイクロスイッチでは、ゲートを分割して同一素
子内に過電圧保護部を内蔵し、過電圧が検出された場合
過電圧保護部を自動的にオンさせて過電圧をバイパスす
る機能を持たせることで高信頼性の真空マイクロスイッ
チが得られる。
As described above, in the vacuum microswitch according to claim 1 of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element, and the overvoltage protection unit is automatically activated when an overvoltage is detected. A highly reliable vacuum microswitch can be obtained by having a function of bypassing overvoltage by turning on the switch.

【0057】本発明の請求項2記載の真空マイクロスイ
ッチでは、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部
を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動
的にオンさせて過電圧をバイパスする機能を持たせ、さ
らに過電圧保護部の過電流による破壊、特性劣化を防止
する機能を持たせることで高信頼性の真空マイクロスイ
ッチが得られる。
In the vacuum microswitch according to the second aspect of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element. When the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to prevent the overvoltage. A highly reliable vacuum microswitch can be obtained by providing a function of bypassing and further providing a function of preventing destruction and characteristic deterioration due to overcurrent of the overvoltage protection unit.

【0058】本発明の請求項3記載の真空マイクロスイ
ッチでは、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部
を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動
的にオンさせて過電圧をバイパスする機能を持たせ、さ
らに過電圧保護部の過電流による破壊、特性劣化を防止
する機能を持たせることで高信頼性の真空マイクロスイ
ッチが得られる。
In the vacuum microswitch according to the third aspect of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element. When the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to prevent the overvoltage. A highly reliable vacuum microswitch can be obtained by providing a function of bypassing and further providing a function of preventing destruction and characteristic deterioration due to overcurrent of the overvoltage protection unit.

【0059】本発明の請求項4記載の真空マイクロスイ
ッチでは、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部
を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動
的にオンさせて過電圧をバイパスする機能を持たせ、さ
らにG1 −K間電流を過電流モニタとし過電流が検出さ
れた場合過電圧保護部へのオン信号を遮断して過電圧保
護部の過電流による破壊、特性劣化を防止する機能を持
たせることで高信頼化を図った真空マイクロスイッチが
得られる。
In the vacuum microswitch according to claim 4 of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element, and when the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to prevent the overvoltage. By providing a bypass function, the current between G1 and K is used as an overcurrent monitor, and when an overcurrent is detected, the ON signal to the overvoltage protection unit is shut off to prevent damage and characteristics deterioration of the overvoltage protection unit due to overcurrent. A vacuum micro switch with high reliability can be obtained by adding functions.

【0060】本発明の請求項5記載の真空マイクロスイ
ッチでは、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部
を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動
的にオンさせて過電圧をバイパスする機能を持たせ、さ
らにG1 −K間電流の増減によりゲートG1 の印加電圧
を自動的に増減し過電流が流れた場合過電圧保護部のゲ
ート電圧をスレッショルド電圧以下にして過電圧保護部
の過電流による破壊、特性劣化を防止する機能を持たせ
ることで高信頼化を図った真空マイクロスイッチが得ら
れる。
In the vacuum microswitch according to claim 5 of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element, and when the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to prevent the overvoltage. When the overcurrent protection circuit has a bypass function and the applied voltage of the gate G1 is automatically increased or decreased by the increase or decrease of the current between G1 and K, the gate voltage of the overvoltage protection unit is set below the threshold voltage and the overvoltage protection unit A vacuum micro switch with high reliability can be obtained by providing a function of preventing destruction and characteristic deterioration due to electric current.

【0061】本発明の請求項6記載の真空マイクロスイ
ッチでは、ゲートを分割して同一素子内に過電圧保護部
を内蔵し、過電圧が検出された場合過電圧保護部を自動
的にオンさせて過電圧をバイパスする機能を持たせ、さ
らにG1 −K間電流の増減によりゲートG1 の印加電圧
を自動的に増減し過電流が流れた場合過電圧保護部のゲ
ート電圧をスレッショルド電圧以下にして過電圧保護部
の過電流による破壊、特性劣化を防止する機能を持たせ
ることで高信頼化を図った真空マイクロスイッチが得ら
れる。
In the vacuum microswitch according to the sixth aspect of the present invention, the gate is divided and the overvoltage protection unit is built in the same element. When the overvoltage is detected, the overvoltage protection unit is automatically turned on to prevent the overvoltage. When the overcurrent protection circuit has a bypass function and the applied voltage of the gate G1 is automatically increased or decreased by the increase or decrease of the current between G1 and K, the gate voltage of the overvoltage protection unit is set below the threshold voltage and the overvoltage protection unit A vacuum micro switch with high reliability can be obtained by providing a function of preventing destruction and characteristic deterioration due to electric current.

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

【図1】本発明の第1の実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例を示す構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】真空マイクロ素子の基本構造を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a basic structure of a vacuum micro device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20、30、40・・・主スイッチ部 11、21、31、41・・・過電圧保護部 12・・・駆動装置 13・・・過電圧検出回路 14・・・ゲートパルス発生器 32・・・変流器 33・・・コンパレータ 34・・・AND回路 42・・・抵抗 10, 20, 30, 40 ... Main switch unit 11, 21, 31, 41 ... Overvoltage protection unit 12 ... Driving device 13 ... Overvoltage detection circuit 14 ... Gate pulse generator 32 ...・ Current transformer 33 ・ ・ ・ Comparator 34 ・ ・ ・ AND circuit 42 ・ ・ ・ Resistance

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エミッタを有するカソードと前記エミッタ
から放出される電子流を制御するゲートとからなる電界
放出型冷陰極と、前記電界放出型冷陰極に対向して配置
されたアノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手
段からの駆動信号により駆動する真空マイクロスイッチ
において、前記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割
し、前記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部
と過電圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、前
記主スイッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を
与える駆動手段と、前記真空マイクロ素子のアノード−
カソード間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、前記
過電圧検出手段からの過電圧検出信号を受けて前記過電
圧保護部のゲートに駆動信号を与えるゲートパルス発生
手段とを具備したことを特徴とする真空マイクロスイッ
チ。
1. A vacuum having a field emission cold cathode comprising a cathode having an emitter and a gate for controlling a flow of electrons emitted from the emitter, and an anode arranged so as to face the field emission cold cathode. In a vacuum micro switch for driving a micro device by a drive signal from a driving means, a gate of the vacuum micro device is divided into a plurality of parts, a main switch part for supplying a main current to the vacuum micro device and an overvoltage for supplying a current when an overvoltage occurs. A protection unit is provided, drive means for applying a drive signal for controlling a main current to the gate of the main switch section, and an anode of the vacuum micro element.
A vacuum micro, comprising: an overvoltage detecting means for detecting an overvoltage between the cathodes; and a gate pulse generating means for receiving an overvoltage detection signal from the overvoltage detecting means and giving a drive signal to a gate of the overvoltage protection part. switch.
【請求項2】請求項1記載の真空マイクロスイッチにお
いて、前記過電圧保護部のエミッタの下部に電流を制限
する抵抗層を設けたことを特徴とする真空マイクロスイ
ッチ。
2. The vacuum microswitch according to claim 1, wherein a resistance layer for limiting a current is provided below the emitter of the overvoltage protection unit.
【請求項3】前記過電圧保護部の抵抗層の抵抗値が R ≧ Vpro /Iomax Vpro :真空マイクロ素子の過電圧保護レベル Iomax :過電圧保護部の最大許容電流 であることを特徴とする請求項2記載の真空マイクロス
イッチ。
3. The resistance value of the resistance layer of the overvoltage protection unit is R ≧ Vpro / Iomax Vpro: overvoltage protection level of the vacuum micro device Iomax: maximum allowable current of the overvoltage protection unit. Vacuum micro switch.
【請求項4】エミッタを有するカソードと前記エミッタ
から放出される電子流を制御するゲートとからなる電界
放出型冷陰極と、前記電界放出型冷陰極に対向して配置
されたアノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手
段からの信号により駆動する真空マイクロスイッチにお
いて、前記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割し、
前記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部と過
電圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、前記主
スイッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を与え
る駆動手段と、前記真空マイクロ素子のアノード−カソ
ード間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、前記真空
マイクロ素子の過電圧保護部のゲート−カソード間に流
れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段
からの検出信号と所定の基準電圧を比較し前記検出信号
が基準電圧より大きいか小さいかを判別する判別手段
と、前記過電圧検出手段からの過電圧検出信号と前記判
別手段からの判別信号とを基に前記真空マイクロ素子の
アノード−カソード間が過電圧で、かつ、前記真空マイ
クロ素子の過電圧保護部のゲート−カソード間に流れる
電流が所定の基準電圧より小さいときに起動指令を出力
する起動指令手段と、前記起動指令手段からの起動指令
を受けて前記過電圧保護部のゲートに駆動信号を与える
ゲートパルス発生手段とを具備したことを特徴とする真
空マイクロスイッチ。
4. A vacuum having a field emission cold cathode comprising a cathode having an emitter and a gate for controlling a flow of electrons emitted from the emitter, and an anode arranged so as to face the field emission cold cathode. In a vacuum micro switch for driving a micro element by a signal from a driving means, the gate of the vacuum micro element is divided into a plurality of parts,
A drive means for providing a drive signal for controlling the main current to the gate of the main switch portion, wherein a main switch portion for supplying a main current to the vacuum micro element and an overvoltage protection portion for supplying a current when an overvoltage is generated are provided, and the vacuum micro element. Of overvoltage detecting means for detecting an overvoltage between the anode and the cathode, a current detecting means for detecting a current flowing between the gate and the cathode of the overvoltage protection part of the vacuum microelement, a detection signal from the current detecting means and a predetermined signal. Discriminating means for comparing reference voltages to discriminate whether the detection signal is larger or smaller than the reference voltage, and an anode of the vacuum micro element based on the overvoltage detection signal from the overvoltage detection means and the discrimination signal from the discrimination means. -The cathode has an overvoltage, and the current flowing between the gate and the cathode of the overvoltage protection unit of the vacuum micro device is a predetermined reference voltage. A vacuum comprising: a start command means for outputting a start command when it is smaller, and a gate pulse generation means for receiving a start command from the start command means and giving a drive signal to the gate of the overvoltage protection unit. Microswitch.
【請求項5】エミッタを有するカソードと前記エミッタ
から放出される電子流を制御するゲートとからなる電界
放出型冷陰極と、前記電界放出型冷陰極に対向して配置
されたアノードとを有する真空マイクロ素子を、駆動手
段からの信号により駆動する真空マイクロスイッチにお
いて、前記真空マイクロ素子のゲートを複数に分割し、
前記真空マイクロ素子に主電流を流す主スイッチ部と過
電圧発生時に電流を流す過電圧保護部とを設け、前記主
スイッチ部のゲートに主電流を制御する駆動信号を与え
る駆動手段と、前記真空マイクロ素子のアノード−カソ
ード間の過電圧を検出する過電圧検出手段と、前記過電
圧検出手段からの過電圧検出信号を受けて前記過電圧保
護部のゲートに駆動信号を与えるゲートパルス発生手段
と、前記ゲートパルス発生手段と前記過電圧保護部のゲ
ート間に挿入された抵抗とを具備したことを特徴とする
真空マイクロスイッチ。
5. A vacuum having a field emission cold cathode comprising a cathode having an emitter and a gate for controlling a flow of electrons emitted from the emitter, and an anode arranged so as to face the field emission cold cathode. In a vacuum micro switch for driving a micro element by a signal from a driving means, the gate of the vacuum micro element is divided into a plurality of parts,
A drive means for providing a drive signal for controlling the main current to the gate of the main switch portion, wherein a main switch portion for supplying a main current to the vacuum micro element and an overvoltage protection portion for supplying a current when an overvoltage is generated are provided, and the vacuum micro element. An overvoltage detecting means for detecting an overvoltage between the anode and the cathode, a gate pulse generating means for receiving a overvoltage detection signal from the overvoltage detecting means and giving a drive signal to the gate of the overvoltage protection part, and the gate pulse generating means. And a resistor inserted between the gates of the overvoltage protection unit.
【請求項6】前記ゲートパルス発生手段と前記過電圧保
護部のゲート間に挿入された抵抗の抵抗値が R = (Vgo−Vth)/(nIomax) Vgo :ゲートパルス発生手段の出力電圧 Vth :真空マイクロ素子のスレッショルド電圧 Iomax:過電圧保護部の最大許容電流 n :過電圧保護部のゲート−カソード間電流とア
ノード−カソード間電流の比 であることを特徴とする請求項5記載の真空マイクロス
イッチ。
6. The resistance value of a resistor inserted between the gate pulse generating means and the gate of the overvoltage protection unit is R = (Vgo-Vth) / (nIomax) Vgo: output voltage Vth of the gate pulse generating means: vacuum 6. The vacuum microswitch according to claim 5, wherein the threshold voltage Iomax of the micro device is the maximum allowable current of the overvoltage protection unit, and n is the ratio of the gate-cathode current and the anode-cathode current of the overvoltage protection unit.
JP11944195A 1995-05-18 1995-05-18 Vacuum microswitch Pending JPH08315741A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323831B1 (en) 1997-09-17 2001-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Electron emitting device and switching circuit using the same

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US6323831B1 (en) 1997-09-17 2001-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Electron emitting device and switching circuit using the same

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