JPH099522A - 車両用交流発電機及びショットキバリアダイオード - Google Patents
車両用交流発電機及びショットキバリアダイオードInfo
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- JPH099522A JPH099522A JP7158124A JP15812495A JPH099522A JP H099522 A JPH099522 A JP H099522A JP 7158124 A JP7158124 A JP 7158124A JP 15812495 A JP15812495 A JP 15812495A JP H099522 A JPH099522 A JP H099522A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】発電機特有の高サージ電圧に対する信頼性の低
下及び周辺回路及び製造工程の複雑化を招くことなく整
流素子の内部発熱の低減及び整流効率の向上を実現可能
な車両用交流発電機及びそれに好適なショットキバリア
ダイオードを提供する。 【構成】車両用交流発電機の全波整流器２構成する整流
素子をショットキバリアダイオードＳで構成する。ショ
ットキバリアダイオードＳは、サージ電圧により生じる
大きな雪崩降伏電流による発熱などにより整流特性が劣
化し、逆方向電圧印加時の漏れ電流が増大してしまうと
いう欠点を有するが、本構成では、ショットキバリアダ
イオードＳと並列に接続した定電圧ダイオードＺにより
サージ電圧を吸収するので、サージ電圧が印加された場
合に定電圧ダイオードＺが降伏する。従って、ショット
キバリアダイオードＳには定電圧ダイオードＺの降伏電
圧を超える逆方向電圧が印加されることがなく、上記降
伏電圧を超えるサージ電圧による電流（サージ電流と呼
ぶ）がショットキバリアダイオードＳに流れることがな
い。
下及び周辺回路及び製造工程の複雑化を招くことなく整
流素子の内部発熱の低減及び整流効率の向上を実現可能
な車両用交流発電機及びそれに好適なショットキバリア
ダイオードを提供する。 【構成】車両用交流発電機の全波整流器２構成する整流
素子をショットキバリアダイオードＳで構成する。ショ
ットキバリアダイオードＳは、サージ電圧により生じる
大きな雪崩降伏電流による発熱などにより整流特性が劣
化し、逆方向電圧印加時の漏れ電流が増大してしまうと
いう欠点を有するが、本構成では、ショットキバリアダ
イオードＳと並列に接続した定電圧ダイオードＺにより
サージ電圧を吸収するので、サージ電圧が印加された場
合に定電圧ダイオードＺが降伏する。従って、ショット
キバリアダイオードＳには定電圧ダイオードＺの降伏電
圧を超える逆方向電圧が印加されることがなく、上記降
伏電圧を超えるサージ電圧による電流（サージ電流と呼
ぶ）がショットキバリアダイオードＳに流れることがな
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両用交流発電機に関
し、詳しくは、整流素子としてショットキバリアダイオ
−ドを用いた整流器を有する車両用交流発電機に関す
る。
し、詳しくは、整流素子としてショットキバリアダイオ
−ドを用いた整流器を有する車両用交流発電機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用交流発電機は接合ダイオー
ドからなる三相全波整流器で整流を行っており、特開平
４−１３８０３０号公報は、整流素子をＭＯＳトランジ
スタとした三相全波整流器を提案している。また、接合
ダイオードより順方向電圧降下が小さいショットキバリ
アダイオードを用いた整流器も知られている。
ドからなる三相全波整流器で整流を行っており、特開平
４−１３８０３０号公報は、整流素子をＭＯＳトランジ
スタとした三相全波整流器を提案している。また、接合
ダイオードより順方向電圧降下が小さいショットキバリ
アダイオードを用いた整流器も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＳｉ接合ダイオ
ードからなる整流素子では、約０．８Ｖ程度の順方向電
圧降下Ｖｄが生じ、大電流時には整流素子内で大きな発
熱（Ｖｄ・ｉ）が生じ、チップ面積を一定とすればこの
発熱による内部温度上昇が出力電流限界が決定する。も
ちろん、冷却を工夫すれば出力電流限界を向上できる
が、ある程度以上の冷却性能の向上は容易ではない。ま
た、このような大きな順方向電圧は整流効率の向上を制
約する点でも問題となっている。
ードからなる整流素子では、約０．８Ｖ程度の順方向電
圧降下Ｖｄが生じ、大電流時には整流素子内で大きな発
熱（Ｖｄ・ｉ）が生じ、チップ面積を一定とすればこの
発熱による内部温度上昇が出力電流限界が決定する。も
ちろん、冷却を工夫すれば出力電流限界を向上できる
が、ある程度以上の冷却性能の向上は容易ではない。ま
た、このような大きな順方向電圧は整流効率の向上を制
約する点でも問題となっている。
【０００４】整流素子としてＭＯＳトランジスタを用い
ると、上記したｐｎ接合の順方向電圧降下を回避できる
利益があるが、制御回路及び製造工程が複雑となるとい
う問題がある。整流素子としてショットキバリアダイオ
ードを用いると、その順方向電圧降下及びそれに起因す
る素子内部の電力損失及び発熱が接合ダイオードより小
さいので、チップ面積及び冷却性能が等しければその
分、出力電流限界を向上でき、また高い整流効率も得ら
れ、更にＭＯＳトランジスタに比べて周辺回路及び製造
工程が格段に簡素化でき有利である。
ると、上記したｐｎ接合の順方向電圧降下を回避できる
利益があるが、制御回路及び製造工程が複雑となるとい
う問題がある。整流素子としてショットキバリアダイオ
ードを用いると、その順方向電圧降下及びそれに起因す
る素子内部の電力損失及び発熱が接合ダイオードより小
さいので、チップ面積及び冷却性能が等しければその
分、出力電流限界を向上でき、また高い整流効率も得ら
れ、更にＭＯＳトランジスタに比べて周辺回路及び製造
工程が格段に簡素化でき有利である。
【０００５】しかし、従来の車両用交流発電機は界磁電
流の断続制御、回転数の急変、負荷の開閉などにより発
生したり又はエンジン点火装置から誘導される大きなサ
ージ電圧が整流すべき発電電圧に重畳するという独特の
性質を有するが、これに対して通常のショットキバリア
ダイオ−ドはｐｎ接合ダイオードに比較して物理特性が
異なる接合構造をもつなどの理由からサージ電圧により
その整流特性が劣化し易いという特性をもつので、従来
のショットキバリアダイオードを車両用交流発電機の整
流器に整流素子として用いることは従来は困難であっ
た。
流の断続制御、回転数の急変、負荷の開閉などにより発
生したり又はエンジン点火装置から誘導される大きなサ
ージ電圧が整流すべき発電電圧に重畳するという独特の
性質を有するが、これに対して通常のショットキバリア
ダイオ−ドはｐｎ接合ダイオードに比較して物理特性が
異なる接合構造をもつなどの理由からサージ電圧により
その整流特性が劣化し易いという特性をもつので、従来
のショットキバリアダイオードを車両用交流発電機の整
流器に整流素子として用いることは従来は困難であっ
た。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、発電機特有の高サージ電圧に対する信頼性の低下
及び周辺回路及び製造工程の複雑化を招くことなく整流
素子の内部発熱の低減及び整流効率の向上を実現可能な
車両用交流発電機及びこの整流素子として好適なショッ
トキバリアダイオードを提供することを、その目的とし
ている。
あり、発電機特有の高サージ電圧に対する信頼性の低下
及び周辺回路及び製造工程の複雑化を招くことなく整流
素子の内部発熱の低減及び整流効率の向上を実現可能な
車両用交流発電機及びこの整流素子として好適なショッ
トキバリアダイオードを提供することを、その目的とし
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
アノードが多相の電機子巻線の各出力端に個別に接続さ
れるとともにカソードがバッテリの高位端に個別に接続
される多数の高位側の整流素子と、アノードが前記各出
力端に個別に接続されるとともにカソードがバッテリの
低位端に個別に接続される多数の低位側の整流素子とを
有し、前記両整流素子の少なくとも一方はショットキバ
リアダイオードからなる全波整流器と、前記ショットキ
バリアダイオードをバイパスする回路中に配設されて前
記電機子巻線から前記ショットキバリアダイオードに印
加されるサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段とを
備えることを特徴とする車両用交流発電機である。
アノードが多相の電機子巻線の各出力端に個別に接続さ
れるとともにカソードがバッテリの高位端に個別に接続
される多数の高位側の整流素子と、アノードが前記各出
力端に個別に接続されるとともにカソードがバッテリの
低位端に個別に接続される多数の低位側の整流素子とを
有し、前記両整流素子の少なくとも一方はショットキバ
リアダイオードからなる全波整流器と、前記ショットキ
バリアダイオードをバイパスする回路中に配設されて前
記電機子巻線から前記ショットキバリアダイオードに印
加されるサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段とを
備えることを特徴とする車両用交流発電機である。
【０００８】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記ショットキバリアダイオ−ドがＳｉＣ
を素材としてなることを特徴としている。本発明の第３
の構成は、上記第１又は第２の構成において更に、前記
サージ電圧吸収手段が定電圧ダイオード（例えばツェナ
ーダイオード）を含むことを特徴としている。
おいて更に、前記ショットキバリアダイオ−ドがＳｉＣ
を素材としてなることを特徴としている。本発明の第３
の構成は、上記第１又は第２の構成において更に、前記
サージ電圧吸収手段が定電圧ダイオード（例えばツェナ
ーダイオード）を含むことを特徴としている。
【０００９】本発明の第４の構成は、上記第３の構成に
おいて更に、前記定電圧ダイオードが、前記ショットキ
バリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有す
ることを特徴としている。本発明の第５の構成は、上記
第３又は第４の構成において更に、前記定電圧ダイオー
ドが前記整流素子を兼ねることを特徴としている。
おいて更に、前記定電圧ダイオードが、前記ショットキ
バリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有す
ることを特徴としている。本発明の第５の構成は、上記
第３又は第４の構成において更に、前記定電圧ダイオー
ドが前記整流素子を兼ねることを特徴としている。
【００１０】本発明の第６の構成は、上記第５の構成に
おいて更に、前記高位側及び低位側の整流素子の一方が
前記定電圧ダイオードからなり、前記高位側及び低位側
の整流素子の他方が前記ショットキバリアダイオードか
らなることを特徴としている。本発明の第７の構成は、
上記第３又は第４の構成において更に、前記定電圧ダイ
オードが、三相星型巻線からなる前記電機子巻線の中性
点を所定の電位点に接続される中性点電位変動抑止用の
ダイオ−ドからなることを特徴としている。
おいて更に、前記高位側及び低位側の整流素子の一方が
前記定電圧ダイオードからなり、前記高位側及び低位側
の整流素子の他方が前記ショットキバリアダイオードか
らなることを特徴としている。本発明の第７の構成は、
上記第３又は第４の構成において更に、前記定電圧ダイ
オードが、三相星型巻線からなる前記電機子巻線の中性
点を所定の電位点に接続される中性点電位変動抑止用の
ダイオ−ドからなることを特徴としている。
【００１１】本発明の第８の構成は、上記第１乃至第７
のいずれかの構成において更に、前記サージ電圧吸収手
段がコンデンサを含むことを特徴としている。本発明の
第９の構成は、上記第１乃至第８のいずれかの構成にお
いて更に、前記ショットキバリアダイオードが、ショッ
トキバリア接合面を囲んで一導電型の基板にドープされ
た反対導電型の領域からなるガードリングと、前記ガー
ドリングに接して前記基板にドープされた高濃度の一導
電型領域とを有し、前記ガードリングと前記一導電型領
域との間のｐｎ接合は前記定電圧ダイオードを兼ねるこ
とを特徴としている。
のいずれかの構成において更に、前記サージ電圧吸収手
段がコンデンサを含むことを特徴としている。本発明の
第９の構成は、上記第１乃至第８のいずれかの構成にお
いて更に、前記ショットキバリアダイオードが、ショッ
トキバリア接合面を囲んで一導電型の基板にドープされ
た反対導電型の領域からなるガードリングと、前記ガー
ドリングに接して前記基板にドープされた高濃度の一導
電型領域とを有し、前記ガードリングと前記一導電型領
域との間のｐｎ接合は前記定電圧ダイオードを兼ねるこ
とを特徴としている。
【００１２】本発明の第１０の構成は、上記第１乃至第
９のいずれかの構成において更に、前記ショットキバリ
アダイオードと前記バッテリとを含む回路が、前記回路
を開放するための回路開放スイッチを有することを特徴
としている。本発明の第１１の構成は、上記第１０の構
成において更に、前記回路開放スイッチが前記高位側及
び低位側の整流素子の一方を構成するＭＯＳトランジス
タからなり、前記前記高位側及び低位側の整流素子の他
方は前記ショットキバリアダイオードからなることを特
徴としている。
９のいずれかの構成において更に、前記ショットキバリ
アダイオードと前記バッテリとを含む回路が、前記回路
を開放するための回路開放スイッチを有することを特徴
としている。本発明の第１１の構成は、上記第１０の構
成において更に、前記回路開放スイッチが前記高位側及
び低位側の整流素子の一方を構成するＭＯＳトランジス
タからなり、前記前記高位側及び低位側の整流素子の他
方は前記ショットキバリアダイオードからなることを特
徴としている。
【００１３】本発明の第１２の構成は、上記第１１の構
成において更に、前記整流器から前記バッテリへの充電
電流の出力停止に関連する状態量を検出する発電停止検
出手段と、前記出力停止検出時に前記ＭＯＳトランジス
タの導通を優先して禁止するＭＯＳトランジスタ導通禁
止手段とを備えることを特徴としている。本発明の第１
３の構成は、上記第１１の構成において更に、前記ＭＯ
ＳトランジスタがＳｉＣを素材として形成されているこ
とを特徴としている。
成において更に、前記整流器から前記バッテリへの充電
電流の出力停止に関連する状態量を検出する発電停止検
出手段と、前記出力停止検出時に前記ＭＯＳトランジス
タの導通を優先して禁止するＭＯＳトランジスタ導通禁
止手段とを備えることを特徴としている。本発明の第１
３の構成は、上記第１１の構成において更に、前記ＭＯ
ＳトランジスタがＳｉＣを素材として形成されているこ
とを特徴としている。
【００１４】本発明の第１４の構成は、上記第１乃至１
３のいずれかの構成において更に、界磁巻線に通電する
界磁電流を制御して発電電圧を調整する電圧調整器を有
し、前記ショットキバリアダイオードは前記電圧調整器
と共通のパッケージに収容されることを特徴としてい
る。本発明の第１５の構成は、一導電型の基板と、前記
基板表面に被着されて前記基板表面にショットキバリア
接合面を形成するアノード側の金属電極と、前記ショッ
トキバリア接合面を囲んで前記基板の表面にドープされ
た反対導電型の領域からなるガードリングとを有するシ
ョットキバリアダイオードにおいて、前記前記ガードリ
ングに接して前記基板にドープされた高濃度の一導電型
領域と前記ガードリングとの間のｐｎ接合は、定電圧ダ
イオードを兼ねることを特徴とするショットキバリアダ
イオードである。
３のいずれかの構成において更に、界磁巻線に通電する
界磁電流を制御して発電電圧を調整する電圧調整器を有
し、前記ショットキバリアダイオードは前記電圧調整器
と共通のパッケージに収容されることを特徴としてい
る。本発明の第１５の構成は、一導電型の基板と、前記
基板表面に被着されて前記基板表面にショットキバリア
接合面を形成するアノード側の金属電極と、前記ショッ
トキバリア接合面を囲んで前記基板の表面にドープされ
た反対導電型の領域からなるガードリングとを有するシ
ョットキバリアダイオードにおいて、前記前記ガードリ
ングに接して前記基板にドープされた高濃度の一導電型
領域と前記ガードリングとの間のｐｎ接合は、定電圧ダ
イオードを兼ねることを特徴とするショットキバリアダ
イオードである。
【００１５】本発明の第１６の構成は、上記第１５の構
成において更に、前記定電圧ダイオードが、前記ショッ
トキバリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を
有することを特徴としている。
成において更に、前記定電圧ダイオードが、前記ショッ
トキバリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を
有することを特徴としている。
【００１６】
【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、車両
用交流発電機の全波整流器を構成する高位側又は低位側
の整流素子をショットキバリアダイオードで構成する。
ショットキバリアダイオードは、サージ電圧により生じ
る大きな雪崩降伏電流による発熱などによりショットキ
バリア接合面の物理特性が変化し、逆方向電圧印加時の
漏れ電流が増大してしまうという欠点を有する。これに
対し、本構成では、ショットキバリアダイオードを迂回
する回路中に設けたサージ電圧吸収手段、例えば定電圧
ダイオードがサージ電圧を吸収して降伏するので、ショ
ットキバリアダイオードには定電圧ダイオードの降伏電
圧を超える逆方向電圧が印加されることがなく、上記降
伏電圧を超えるサージ電圧による電流（サージ電流と呼
ぶ）がショットキバリアダイオードに流れることがな
く、ショットキバリアダイオードをその整流特性劣化か
ら保護することができる。なお、順方向電圧印加時には
電流はサージ電圧吸収手段、例えば定電圧ダイオードよ
り低い順方向電圧降下を有するショットキバリアダイオ
ードに流れ、その結果として定電圧ダイオードの接合温
度はショットキバリアダイオードの接合温度より低くな
るので、サージ電圧が瞬時的に印加されてサージ電流が
過渡的に定電圧ダイオードに流れたとしても、定電圧ダ
イオードの接合温度はもともとショットキバリアダイオ
ードの接合温度より低いので、その最高温度は低くな
る。
用交流発電機の全波整流器を構成する高位側又は低位側
の整流素子をショットキバリアダイオードで構成する。
ショットキバリアダイオードは、サージ電圧により生じ
る大きな雪崩降伏電流による発熱などによりショットキ
バリア接合面の物理特性が変化し、逆方向電圧印加時の
漏れ電流が増大してしまうという欠点を有する。これに
対し、本構成では、ショットキバリアダイオードを迂回
する回路中に設けたサージ電圧吸収手段、例えば定電圧
ダイオードがサージ電圧を吸収して降伏するので、ショ
ットキバリアダイオードには定電圧ダイオードの降伏電
圧を超える逆方向電圧が印加されることがなく、上記降
伏電圧を超えるサージ電圧による電流（サージ電流と呼
ぶ）がショットキバリアダイオードに流れることがな
く、ショットキバリアダイオードをその整流特性劣化か
ら保護することができる。なお、順方向電圧印加時には
電流はサージ電圧吸収手段、例えば定電圧ダイオードよ
り低い順方向電圧降下を有するショットキバリアダイオ
ードに流れ、その結果として定電圧ダイオードの接合温
度はショットキバリアダイオードの接合温度より低くな
るので、サージ電圧が瞬時的に印加されてサージ電流が
過渡的に定電圧ダイオードに流れたとしても、定電圧ダ
イオードの接合温度はもともとショットキバリアダイオ
ードの接合温度より低いので、その最高温度は低くな
る。
【００１７】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
において更に、ショットキバリアダイオ−ドをＳｉＣを
素材として形成するので、Ｓｉを素材とするショットキ
バリアダイオードに比べて格段に逆方向の漏れ電流を低
減することができ、バッテリの容量不足、容量低下を防
止することができる。まず、ＳｉＣショットキバリア接
合はＳｉショットキバリア接合に比べて順方向電圧降下
は大きいものの漏れ電流は格段に小さい利点を有してお
り、非発電時におけるバッテリの放電を良好に抑止する
ことができる。次に、逆方向電圧印加時のショットキバ
リアダイオードの電流（漏れ電流）はｐｎ接合ダイオー
ドのそれに比べて接合部の温度上昇により著しく増加
し、例えば、エンジン停止直後におけるショットキバリ
アダイオードの漏れ電流はｐｎ接合ダイオードのそれよ
り格段に増大するが、ＳｉＣはＳｉよりも格段に小さい
熱伝導率を有するので、接合温度の低下が早く、漏れ電
流の低下を早くすることができる。
において更に、ショットキバリアダイオ−ドをＳｉＣを
素材として形成するので、Ｓｉを素材とするショットキ
バリアダイオードに比べて格段に逆方向の漏れ電流を低
減することができ、バッテリの容量不足、容量低下を防
止することができる。まず、ＳｉＣショットキバリア接
合はＳｉショットキバリア接合に比べて順方向電圧降下
は大きいものの漏れ電流は格段に小さい利点を有してお
り、非発電時におけるバッテリの放電を良好に抑止する
ことができる。次に、逆方向電圧印加時のショットキバ
リアダイオードの電流（漏れ電流）はｐｎ接合ダイオー
ドのそれに比べて接合部の温度上昇により著しく増加
し、例えば、エンジン停止直後におけるショットキバリ
アダイオードの漏れ電流はｐｎ接合ダイオードのそれよ
り格段に増大するが、ＳｉＣはＳｉよりも格段に小さい
熱伝導率を有するので、接合温度の低下が早く、漏れ電
流の低下を早くすることができる。
【００１８】更に、ＳｉＣの空乏層電界中の耐圧はＳｉ
のそれに対して格段に高く、車両用交流発電機において
要求される大きな耐圧を実現するために必要な、接合近
傍の耐圧層（通常ｎ型）の不純物濃度を顕著に高濃度化
することができ、かつ、厚さを顕著に薄くすることがで
きる。その結果、この耐圧層の電気抵抗によりほとんど
決定される整流素子の抵抗電圧降下を従来より格段に低
減することができ、大電流通電時の電力損失及び内部温
度上昇を低減することができる。
のそれに対して格段に高く、車両用交流発電機において
要求される大きな耐圧を実現するために必要な、接合近
傍の耐圧層（通常ｎ型）の不純物濃度を顕著に高濃度化
することができ、かつ、厚さを顕著に薄くすることがで
きる。その結果、この耐圧層の電気抵抗によりほとんど
決定される整流素子の抵抗電圧降下を従来より格段に低
減することができ、大電流通電時の電力損失及び内部温
度上昇を低減することができる。
【００１９】更に説明すれば、Ｓｉの降伏電界強度は約
３０Ｖ／μｍであり、上記３００Ｖの耐圧を耐圧層で稼
ぐために、耐圧層中の電界強度が粗く見積もって一定と
仮定しても１０μｍの厚さが必要となるが、実際には空
乏層の電位傾斜の不均一のためにそれよりかなり大きな
厚さ（約２０μｍ程度）が必要となる。このため、２０
μｍの厚さの空乏層で３００Ｖを負担するには、耐圧層
の不純物濃度を約１×１０15原子／ｃｍ3 以下とせねば
ならず、大きな抵抗及び抵抗電力損失及び発熱が生じて
しまう。すなわち、Ｓｉの３００Ｖ耐圧層の必要厚さは
約２０μｍ、その不純物濃度は１×１０15原子／ｃ
ｍ3 、抵抗率は約５Ω・ｃｍとなる。
３０Ｖ／μｍであり、上記３００Ｖの耐圧を耐圧層で稼
ぐために、耐圧層中の電界強度が粗く見積もって一定と
仮定しても１０μｍの厚さが必要となるが、実際には空
乏層の電位傾斜の不均一のためにそれよりかなり大きな
厚さ（約２０μｍ程度）が必要となる。このため、２０
μｍの厚さの空乏層で３００Ｖを負担するには、耐圧層
の不純物濃度を約１×１０15原子／ｃｍ3 以下とせねば
ならず、大きな抵抗及び抵抗電力損失及び発熱が生じて
しまう。すなわち、Ｓｉの３００Ｖ耐圧層の必要厚さは
約２０μｍ、その不純物濃度は１×１０15原子／ｃ
ｍ3 、抵抗率は約５Ω・ｃｍとなる。
【００２０】これに対して、ＳｉＣの降伏電界強度は約
４００Ｖ／μｍであり、ＳｉＣの３００Ｖ耐圧層の必要
厚さは約４μｍ、その不純物濃度は２×１０16原子／ｃ
ｍ3、抵抗率は約１．２５Ω・ｃｍとなる。したがっ
て、ＳｉＣ耐圧層の抵抗はＳｉ耐圧層のそれに比べて１
／２０にまで低減できることになる。本発明の第３の構
成では、上記第１又は第２の構成において更に、サージ
電圧吸収手段を定電圧ダイオードで構成するので、簡単
にサージ吸収を行うことができる。
４００Ｖ／μｍであり、ＳｉＣの３００Ｖ耐圧層の必要
厚さは約４μｍ、その不純物濃度は２×１０16原子／ｃ
ｍ3、抵抗率は約１．２５Ω・ｃｍとなる。したがっ
て、ＳｉＣ耐圧層の抵抗はＳｉ耐圧層のそれに比べて１
／２０にまで低減できることになる。本発明の第３の構
成では、上記第１又は第２の構成において更に、サージ
電圧吸収手段を定電圧ダイオードで構成するので、簡単
にサージ吸収を行うことができる。
【００２１】本発明の第４の構成では、上記第３の構成
において更に、定電圧ダイオードの降伏電圧をショット
キバリアダイオードの理論降伏電圧以下とするので、シ
ョットキバリアダイオードに通電電流をほとんど０とす
ることができる。なお、この場合、定電圧ダイオードと
ショットキバリアダイオードとは並列接続されることが
好ましい。
において更に、定電圧ダイオードの降伏電圧をショット
キバリアダイオードの理論降伏電圧以下とするので、シ
ョットキバリアダイオードに通電電流をほとんど０とす
ることができる。なお、この場合、定電圧ダイオードと
ショットキバリアダイオードとは並列接続されることが
好ましい。
【００２２】本発明の第５の構成では、上記第３又は第
４の構成において更に、定電圧ダイオードが整流素子
（少なくともショットキバリアダイオードでない整流素
子）を兼ねるので、半導体素子数を低減でき、回路構成
を簡素化することができる。本発明の第６の構成では、
上記第５の構成において更に、高位側及び低位側の整流
素子の一方を定電圧ダイオードとし、他方をショットキ
バリアダイオードとするので、上記と同様、半導体素子
数を低減でき、回路構成を簡素化することができるとと
もに、非発電時にショットキバリアダイオードより漏れ
電流が小さい定電圧ダイオードがショットキバリアダイ
オードと直列接続されることになり、バッテリ放電を抑
止することができる。
４の構成において更に、定電圧ダイオードが整流素子
（少なくともショットキバリアダイオードでない整流素
子）を兼ねるので、半導体素子数を低減でき、回路構成
を簡素化することができる。本発明の第６の構成では、
上記第５の構成において更に、高位側及び低位側の整流
素子の一方を定電圧ダイオードとし、他方をショットキ
バリアダイオードとするので、上記と同様、半導体素子
数を低減でき、回路構成を簡素化することができるとと
もに、非発電時にショットキバリアダイオードより漏れ
電流が小さい定電圧ダイオードがショットキバリアダイ
オードと直列接続されることになり、バッテリ放電を抑
止することができる。
【００２３】本発明の第７の構成では、上記第３又は第
４の構成において更に、定電圧ダイオードが、第三高周
波電圧による三相星型電機子巻線の中性点の電位変動抑
止用のダイオ−ドからなるので、ダイオード機能を共用
することにより、半導体素子数の低減及び回路構成の簡
素化を図ることができる。本発明の第８の構成では、上
記第３又は第４の構成において更に、サージ電圧吸収手
段はコンデンサを含むので、すなわち、コンデンサを単
独で、または定電圧ダイオードと並列に用いるので、急
峻な立ち上がり波形のサージ電圧を良好に吸収すること
ができる。
４の構成において更に、定電圧ダイオードが、第三高周
波電圧による三相星型電機子巻線の中性点の電位変動抑
止用のダイオ−ドからなるので、ダイオード機能を共用
することにより、半導体素子数の低減及び回路構成の簡
素化を図ることができる。本発明の第８の構成では、上
記第３又は第４の構成において更に、サージ電圧吸収手
段はコンデンサを含むので、すなわち、コンデンサを単
独で、または定電圧ダイオードと並列に用いるので、急
峻な立ち上がり波形のサージ電圧を良好に吸収すること
ができる。
【００２４】特に、このサージ電圧吸収用のコンデンサ
として、バッテリと並列に接続されたコンデンサを用い
れば、このコンデンサは例えば周期的に変動が大きい電
流授受、蓄電手段としても用いることができるという効
果を奏する。本発明の第９の構成では、上記第１乃至第
８のいずれかの構成において更に、ショットキバリアダ
イオードのガードリングと基板の一部の領域との間のｐ
ｎ接合を高濃度化して定電圧ダイオードとして用いる。
として、バッテリと並列に接続されたコンデンサを用い
れば、このコンデンサは例えば周期的に変動が大きい電
流授受、蓄電手段としても用いることができるという効
果を奏する。本発明の第９の構成では、上記第１乃至第
８のいずれかの構成において更に、ショットキバリアダ
イオードのガードリングと基板の一部の領域との間のｐ
ｎ接合を高濃度化して定電圧ダイオードとして用いる。
【００２５】このようにすれば、半導体素子数を低減
し、回路構成及び配線を簡素化することができ、多数の
定電圧ダイオードでサージ電圧を分散吸収することがで
きる。本発明の第１０の構成では、上記第１乃至第９の
いずれかの構成において更に、ショットキバリアダイオ
ードとバッテリとを直列に含む回路中に回路を開放する
ための回路開放スイッチを介設するので、非発電時にこ
のスイッチを開放してショットキバリアダイオードの漏
れ電流によるバッテリ放電を防止することができる。
し、回路構成及び配線を簡素化することができ、多数の
定電圧ダイオードでサージ電圧を分散吸収することがで
きる。本発明の第１０の構成では、上記第１乃至第９の
いずれかの構成において更に、ショットキバリアダイオ
ードとバッテリとを直列に含む回路中に回路を開放する
ための回路開放スイッチを介設するので、非発電時にこ
のスイッチを開放してショットキバリアダイオードの漏
れ電流によるバッテリ放電を防止することができる。
【００２６】本発明の第１１の構成では、上記第１０の
構成において更に、高位側及び低位側の整流素子の一方
を回路開放スイッチとしてのＭＯＳトランジスタとし、
他方をショットキバリアダイオードとするので、半導体
素子数を低減し、回路構成及び配線を簡素化することが
できる。また、回路開放スイッチの増設による抵抗増大
もない。
構成において更に、高位側及び低位側の整流素子の一方
を回路開放スイッチとしてのＭＯＳトランジスタとし、
他方をショットキバリアダイオードとするので、半導体
素子数を低減し、回路構成及び配線を簡素化することが
できる。また、回路開放スイッチの増設による抵抗増大
もない。
【００２７】本発明の第１２の構成では、上記第１１の
構成において更に、バッテリへの充電電流の出力停止す
なわち発電停止を検出した時にＭＯＳトランジスタの導
通を優先して禁止するので、確実かつ自動的に漏れ電流
の遮断とバッテリ放電防止を実現することができる。本
発明の第１３の構成では、上記第１１の構成において更
に、ＭＯＳトランジスタをＳｉＣを素材として形成する
ので、使用最高温度の向上（１８０℃）により発電機に
取り付けることが可能となり、配線の簡素化、配線抵抗
による電力損失の低減を実現することができる。
構成において更に、バッテリへの充電電流の出力停止す
なわち発電停止を検出した時にＭＯＳトランジスタの導
通を優先して禁止するので、確実かつ自動的に漏れ電流
の遮断とバッテリ放電防止を実現することができる。本
発明の第１３の構成では、上記第１１の構成において更
に、ＭＯＳトランジスタをＳｉＣを素材として形成する
ので、使用最高温度の向上（１８０℃）により発電機に
取り付けることが可能となり、配線の簡素化、配線抵抗
による電力損失の低減を実現することができる。
【００２８】本発明の第１４の構成では、上記第１乃至
第１３の構成において更に、電圧調整器のパッケージ内
にショットキバリアダイオードを収容するので、装置構
成を簡素化することができる。すなわちｐｎ接合ダイオ
ードより低損失のショットキバリアダイオードを採用し
たので、従来は発熱が大きくて一体化が困難であったレ
ギュレータと整流素子とを一体化することができ、配線
の簡素化、回路装置の小型化を図ることができる。
第１３の構成において更に、電圧調整器のパッケージ内
にショットキバリアダイオードを収容するので、装置構
成を簡素化することができる。すなわちｐｎ接合ダイオ
ードより低損失のショットキバリアダイオードを採用し
たので、従来は発熱が大きくて一体化が困難であったレ
ギュレータと整流素子とを一体化することができ、配線
の簡素化、回路装置の小型化を図ることができる。
【００２９】本発明の第１５の構成では、ショットキバ
リアダイオードのガードリングと基板の一部領域との間
のｐｎ接合を高濃度化して定電圧ダイオードとして用い
る。なお、この一部領域はショットキバリアダイオード
の耐圧低下を回避するため、ショットキバリアダイオー
ドの金属電極と接触しないことが好ましい。このように
すれば、半導体素子数を低減し、回路構成及び配線を簡
素化することができる。
リアダイオードのガードリングと基板の一部領域との間
のｐｎ接合を高濃度化して定電圧ダイオードとして用い
る。なお、この一部領域はショットキバリアダイオード
の耐圧低下を回避するため、ショットキバリアダイオー
ドの金属電極と接触しないことが好ましい。このように
すれば、半導体素子数を低減し、回路構成及び配線を簡
素化することができる。
【００３０】本発明の第１６の構成では、上記第１５の
構成では、定電圧ダイオードがショットキバリアダイオ
ードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有するので、サー
ジ電圧によるサージ電流がショットキバリア接合面に集
中するのを防止することができる。
構成では、定電圧ダイオードがショットキバリアダイオ
ードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有するので、サー
ジ電圧によるサージ電流がショットキバリア接合面に集
中するのを防止することができる。
【００３１】
（実施例１）本発明の車両用交流発電機の一実施例を図
１に示す回路図を参照して説明する。この車両用交流発
電機は、複数の爪が互いに入り組んで界磁巻線１０を囲
包するランデル型爪状多極型の界磁鉄心（図示せず）
と、この界磁鉄心の外周側に小ギャップを介して配置さ
れて三相電機子巻線１１、１２、１３が巻装された電機
子鉄心（図示せず）と、三相電機子巻線１１、１２、１
３の発電電圧を整流してバッテリ３を充電する整流器２
と、バッテリ３と並列接続されるコンデンサ４と、バッ
テリ電圧Ｖｂに応じて界磁巻線１０に通電する界磁電流
を断続制御するレギュレータ（発電電圧制御手段）５と
を備えている。
１に示す回路図を参照して説明する。この車両用交流発
電機は、複数の爪が互いに入り組んで界磁巻線１０を囲
包するランデル型爪状多極型の界磁鉄心（図示せず）
と、この界磁鉄心の外周側に小ギャップを介して配置さ
れて三相電機子巻線１１、１２、１３が巻装された電機
子鉄心（図示せず）と、三相電機子巻線１１、１２、１
３の発電電圧を整流してバッテリ３を充電する整流器２
と、バッテリ３と並列接続されるコンデンサ４と、バッ
テリ電圧Ｖｂに応じて界磁巻線１０に通電する界磁電流
を断続制御するレギュレータ（発電電圧制御手段）５と
を備えている。
【００３２】整流器２は、ハイサイド側の整流素子をな
すダイオード２１〜２３と、ローサイド側の整流素子を
なすダイオード２４〜２６とからなる。ダイオード２１
〜２３のアノードは電機子巻線１１〜１３の出力端に個
別に接続され、それらのカソードは整流器２の高位直流
出力端２０を通じてバッテリ３及びコンデンサの高位端
に接続されている。ダイオード２４〜２６のカソードは
電機子巻線１１〜１３の出力端に個別に接続され、それ
らのアノードは接地されている。
すダイオード２１〜２３と、ローサイド側の整流素子を
なすダイオード２４〜２６とからなる。ダイオード２１
〜２３のアノードは電機子巻線１１〜１３の出力端に個
別に接続され、それらのカソードは整流器２の高位直流
出力端２０を通じてバッテリ３及びコンデンサの高位端
に接続されている。ダイオード２４〜２６のカソードは
電機子巻線１１〜１３の出力端に個別に接続され、それ
らのアノードは接地されている。
【００３３】コンデンサ４は、本発明でいうサージ電圧
吸収手段としてサージ電圧を吸収して電源ラインＨＬの
電位変動を抑止するとともに、電気負荷の開閉などに応
じて生じる電位変動の高周波成分に追従して電流の授受
を行い、電源ラインＨＬの高周波電位変動を低減する。
レギュレータ５は、通常の形式の回路であって、基準電
圧発生回路５１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆとバッテリ
電圧Ｖｂとをコンパレータ５２で比較し、その比較結果
で界磁電流断続用のスイッチングトランジスタ５３を断
続制御して界磁巻線１０に流れる界磁電流を制御し、発
電電圧を調整する。５４はフライバックダイオードであ
る。
吸収手段としてサージ電圧を吸収して電源ラインＨＬの
電位変動を抑止するとともに、電気負荷の開閉などに応
じて生じる電位変動の高周波成分に追従して電流の授受
を行い、電源ラインＨＬの高周波電位変動を低減する。
レギュレータ５は、通常の形式の回路であって、基準電
圧発生回路５１が発生する基準電圧Ｖｒｅｆとバッテリ
電圧Ｖｂとをコンパレータ５２で比較し、その比較結果
で界磁電流断続用のスイッチングトランジスタ５３を断
続制御して界磁巻線１０に流れる界磁電流を制御し、発
電電圧を調整する。５４はフライバックダイオードであ
る。
【００３４】ダイオード２１〜２６の構造の一例を図２
を参照して更に詳しく説明する。ｎ+ 基板６１表面にｎ
- 耐圧層６２がエピタキシャル成長により形成され、そ
の表面に二重のイオン注入によりＰ型ガードリング６３
及びＰ+ 低抵抗層６４が形成されている。Ｐ型ガードリ
ング６３により囲まれたｎ- 耐圧層６２の表面及びＰ型
ガードリング６３の表面にはｎ- 耐圧層６２との間で好
適な障壁電位のショットキバリア接合を形成する金属膜
６５が真空蒸着又はスパッタリングで被着されている。
６６はチップ周辺を保護する保護絶縁膜である。金属膜
６５とｎ-耐圧層６２との間の接合面Ｓはショットキバ
リア接合面となっており、ショットキバリアダイオード
を構成する。一方、Ｐ型ガードリング６３とｎ+ 基板６
１との間のｐｎ接合Ｚは定電圧ダイオードを構成する。
を参照して更に詳しく説明する。ｎ+ 基板６１表面にｎ
- 耐圧層６２がエピタキシャル成長により形成され、そ
の表面に二重のイオン注入によりＰ型ガードリング６３
及びＰ+ 低抵抗層６４が形成されている。Ｐ型ガードリ
ング６３により囲まれたｎ- 耐圧層６２の表面及びＰ型
ガードリング６３の表面にはｎ- 耐圧層６２との間で好
適な障壁電位のショットキバリア接合を形成する金属膜
６５が真空蒸着又はスパッタリングで被着されている。
６６はチップ周辺を保護する保護絶縁膜である。金属膜
６５とｎ-耐圧層６２との間の接合面Ｓはショットキバ
リア接合面となっており、ショットキバリアダイオード
を構成する。一方、Ｐ型ガードリング６３とｎ+ 基板６
１との間のｐｎ接合Ｚは定電圧ダイオードを構成する。
【００３５】ここで、ｎ- 耐圧層６２の厚さ及び不純物
濃度は、ダイオード２１〜２６の定格耐圧におけるショ
ットキバリア空乏層の電界（特にｎ- 耐圧層６２の表面
における電界）が雪崩降伏電界を生じない範囲で最大と
なるという条件下にて設定されことが好ましいが、この
ような設定作業は周知であるので説明を省略する。Ｐ型
ガードリング６３は直接又はＰ+ 低抵抗領域６４を通じ
て金属電極６５にオーミックコンタクトしており、した
がって、ｐｎ接合Ｚはショットキバリア接合Ｓと並列接
続されている。このｐｎ接合Ｚで構成される定電圧ダイ
オードの雪崩降伏耐圧はＰ型ガードリング６３の厚さ及
び不純物濃度又は不純物濃度のみにて決定されるが、こ
こでは、Ｐ型ガードリング６３の厚さ及び不純物濃度
は、上記定格耐圧にて空乏層の電界（特にｎ+ 基板６１
の境界面における電界）が雪崩降伏電界を開始するとい
う条件下にて設定されことが好ましいが、このような設
定作業は周知であるので説明を省略する。好適例におい
て、シリコンでは、ｎ-耐圧層６２の不純物濃度は約１
〜９×１０15原子／ｃｍ3 、Ｐ型ガードリング６３の不
純物濃度は約４×１０16〜９×１０17原子／ｃｍ3 程度
が好適である。
濃度は、ダイオード２１〜２６の定格耐圧におけるショ
ットキバリア空乏層の電界（特にｎ- 耐圧層６２の表面
における電界）が雪崩降伏電界を生じない範囲で最大と
なるという条件下にて設定されことが好ましいが、この
ような設定作業は周知であるので説明を省略する。Ｐ型
ガードリング６３は直接又はＰ+ 低抵抗領域６４を通じ
て金属電極６５にオーミックコンタクトしており、した
がって、ｐｎ接合Ｚはショットキバリア接合Ｓと並列接
続されている。このｐｎ接合Ｚで構成される定電圧ダイ
オードの雪崩降伏耐圧はＰ型ガードリング６３の厚さ及
び不純物濃度又は不純物濃度のみにて決定されるが、こ
こでは、Ｐ型ガードリング６３の厚さ及び不純物濃度
は、上記定格耐圧にて空乏層の電界（特にｎ+ 基板６１
の境界面における電界）が雪崩降伏電界を開始するとい
う条件下にて設定されことが好ましいが、このような設
定作業は周知であるので説明を省略する。好適例におい
て、シリコンでは、ｎ-耐圧層６２の不純物濃度は約１
〜９×１０15原子／ｃｍ3 、Ｐ型ガードリング６３の不
純物濃度は約４×１０16〜９×１０17原子／ｃｍ3 程度
が好適である。
【００３６】以下、この装置の動作を説明する。三相全
波整流器をなす整流器２が通常の接合ダイオード式の三
相全波整流器と同様に三相交流電圧を全波整流してバッ
テリ３を充電する。いま、ショットキバリアダイオード
２１〜２６の一部又は全部に逆バイアス方向にサージ電
圧が印加された場合を考える。上記定格耐圧を超えるサ
ージ電圧は定電圧ダイオードをなすｐｎ接合Ｚを通じて
ショットキバリア接合Ｓを迂回するので、このショット
キバリア接合Ｓが大電流の瞬時的な集中により劣化する
のを防止することができる。なお、領域６３、６４の抵
抗率はｎ- 耐圧層６２の抵抗率より格段に小さく、ｎ-
耐圧層６２よりも面積を小型化してもその抵抗電圧降下
を低減することができる。
波整流器をなす整流器２が通常の接合ダイオード式の三
相全波整流器と同様に三相交流電圧を全波整流してバッ
テリ３を充電する。いま、ショットキバリアダイオード
２１〜２６の一部又は全部に逆バイアス方向にサージ電
圧が印加された場合を考える。上記定格耐圧を超えるサ
ージ電圧は定電圧ダイオードをなすｐｎ接合Ｚを通じて
ショットキバリア接合Ｓを迂回するので、このショット
キバリア接合Ｓが大電流の瞬時的な集中により劣化する
のを防止することができる。なお、領域６３、６４の抵
抗率はｎ- 耐圧層６２の抵抗率より格段に小さく、ｎ-
耐圧層６２よりも面積を小型化してもその抵抗電圧降下
を低減することができる。
【００３７】Ｓｉを素材とするｐｎ接合ダイオードを整
流素子とした場合（実線）と、Ｓｉを素材とし金属電極
として銅を用いたショットキバリアダイオードを整流素
子とした場合（破線）との出力（最大出力電流）と回転
数との関係の実測値を図３に示す。なお、両整流素子に
おけるショットキバリア接合の面積及びｐｎ接合の面積
は等しくし、定格耐圧は等しく５０Ｖとした。
流素子とした場合（実線）と、Ｓｉを素材とし金属電極
として銅を用いたショットキバリアダイオードを整流素
子とした場合（破線）との出力（最大出力電流）と回転
数との関係の実測値を図３に示す。なお、両整流素子に
おけるショットキバリア接合の面積及びｐｎ接合の面積
は等しくし、定格耐圧は等しく５０Ｖとした。
【００３８】また、上記実施例では、ショットキバリア
ダイオード２１〜２６をＳｉ（シリコン）を素材として
作製したが、ＳｉＣを素材とすることにより耐圧層の抵
抗を格段に低減することができ、抵抗損失を低減するこ
とができる。 （実施例２）他の実施例を図４を参照して説明する。
ダイオード２１〜２６をＳｉ（シリコン）を素材として
作製したが、ＳｉＣを素材とすることにより耐圧層の抵
抗を格段に低減することができ、抵抗損失を低減するこ
とができる。 （実施例２）他の実施例を図４を参照して説明する。
【００３９】この実施例は実施例１（図１参照）におい
て電源線ＨＬとバッテリ３の高位端との間に回路開放ス
イッチ７を介設したものである。この実施例では、回路
開放スイッチ７を非発電時に開放することができ、その
結果、非発電時におけるショットキバリアダイオード２
１〜２６の漏れ電流によりバッテリ容量が定価すること
がない。なお、このスイッチ７は手動操作スイッチであ
るがその代わりに、発電電圧の確立又はエンジン回転数
の確立又は充電電流の流出を検出してスイッチ７の変わ
りをなすリレーなどを作動させてもよい。 （実施例３）ショットキバリアダイオード２１〜２６の
他の構造例を図５を参照して説明する。
て電源線ＨＬとバッテリ３の高位端との間に回路開放ス
イッチ７を介設したものである。この実施例では、回路
開放スイッチ７を非発電時に開放することができ、その
結果、非発電時におけるショットキバリアダイオード２
１〜２６の漏れ電流によりバッテリ容量が定価すること
がない。なお、このスイッチ７は手動操作スイッチであ
るがその代わりに、発電電圧の確立又はエンジン回転数
の確立又は充電電流の流出を検出してスイッチ７の変わ
りをなすリレーなどを作動させてもよい。 （実施例３）ショットキバリアダイオード２１〜２６の
他の構造例を図５を参照して説明する。
【００４０】この実施例では、ｎ- 耐圧層６２への二重
のイオン注入によりＰ+ ガードリング６３ａ及びｎ型領
域６４ａが形成されている。したがって、この実施例で
はＰ + ガードリング６３ａとｎ型領域６４ａとの間のｐ
ｎ接合部が定電圧ダイオードを構成することになる。ｉ
ｇはショットキバリアダイオード２１〜２６の順方向電
流であり、ｉｓは定電圧ダイオードのサージ電流であ
る。
のイオン注入によりＰ+ ガードリング６３ａ及びｎ型領
域６４ａが形成されている。したがって、この実施例で
はＰ + ガードリング６３ａとｎ型領域６４ａとの間のｐ
ｎ接合部が定電圧ダイオードを構成することになる。ｉ
ｇはショットキバリアダイオード２１〜２６の順方向電
流であり、ｉｓは定電圧ダイオードのサージ電流であ
る。
【００４１】なお、ｎ型領域６４ａとｎ+ 基板６１との
間のｎ- 耐圧層６２の厚さはできるだけ薄いことが好ま
しい。これはサージ電流通電時におけるこの部位の電圧
降下の増大分だけショットキバリア接合の漏れ電流（逆
方向電流）が増大するのを防止するためである。 （実施例４）他の実施例を図６を参照して説明する。
間のｎ- 耐圧層６２の厚さはできるだけ薄いことが好ま
しい。これはサージ電流通電時におけるこの部位の電圧
降下の増大分だけショットキバリア接合の漏れ電流（逆
方向電流）が増大するのを防止するためである。 （実施例４）他の実施例を図６を参照して説明する。
【００４２】この実施例は実施例１（図１参照）のショ
ットキバリアダイオード２４〜２６をＭＯＳトランジス
タ７１〜７３に置換し、レギュレータ５ａにてこれらＭ
ＯＳトランジスタ７１〜７３を制御するものである。な
お、ＭＯＳトランジスタ７１〜７３は図１のショットキ
バリアダイオード２１〜２３を置換する位置に配設して
もよいことはもちろんである。このＭＯＳトランジスタ
７１〜７３は実施例２で説明した回路開放スイッチ７と
同様に非発電時に強制遮断されてバッテリの充電不足を
防止する機能を有する。
ットキバリアダイオード２４〜２６をＭＯＳトランジス
タ７１〜７３に置換し、レギュレータ５ａにてこれらＭ
ＯＳトランジスタ７１〜７３を制御するものである。な
お、ＭＯＳトランジスタ７１〜７３は図１のショットキ
バリアダイオード２１〜２３を置換する位置に配設して
もよいことはもちろんである。このＭＯＳトランジスタ
７１〜７３は実施例２で説明した回路開放スイッチ７と
同様に非発電時に強制遮断されてバッテリの充電不足を
防止する機能を有する。
【００４３】以下、レギュレータ５ａによるＭＯＳトラ
ンジスタ７１〜７３の制御動作を図７のフローチャート
を参照して説明する。まず、電機子巻線１１の発電電圧
Ｖｕが０Ｖより小さいかどうかを調べ（１００）、小さ
ければＭＯＳトランジスタ７１をオンし（１０２）、以
上ならＭＯＳトランジスタ７１をオフする（１０４）。
次に、電機子巻線１２の発電電圧Ｖｖが０Ｖより小さい
かどうかを調べ（１０６）、小さければＭＯＳトランジ
スタ７２をオンし（１０８）、以上ならＭＯＳトランジ
スタ７１をオフする（１１０）。次に、電機子巻線１３
の発電電圧Ｖｗが０Ｖより小さいかどうかを調べ（１１
２）、小さければＭＯＳトランジスタ７３をオンし（１
１４）、以上ならＭＯＳトランジスタ７１をオフする
（１１６）。
ンジスタ７１〜７３の制御動作を図７のフローチャート
を参照して説明する。まず、電機子巻線１１の発電電圧
Ｖｕが０Ｖより小さいかどうかを調べ（１００）、小さ
ければＭＯＳトランジスタ７１をオンし（１０２）、以
上ならＭＯＳトランジスタ７１をオフする（１０４）。
次に、電機子巻線１２の発電電圧Ｖｖが０Ｖより小さい
かどうかを調べ（１０６）、小さければＭＯＳトランジ
スタ７２をオンし（１０８）、以上ならＭＯＳトランジ
スタ７１をオフする（１１０）。次に、電機子巻線１３
の発電電圧Ｖｗが０Ｖより小さいかどうかを調べ（１１
２）、小さければＭＯＳトランジスタ７３をオンし（１
１４）、以上ならＭＯＳトランジスタ７１をオフする
（１１６）。
【００４４】次に、読み込んだ発電電圧Ｖｕからその周
波数ｆ及び平均電圧Ｖｕｍｅａｎを算出し（１１７）、
それらが所定のしきい値ｆｔｈ、Ｖｔｈより小さいかど
うかを調べ、どちらかでも小さければバッテリ充電状態
ではないと判定して（非発電状態）ＭＯＳトランジスタ
７１〜７３をオフし、そうでなければ発電状態と判定し
てステップ１００にリターンする。 （実施例５）他の実施例を図８を参照して説明する。
波数ｆ及び平均電圧Ｖｕｍｅａｎを算出し（１１７）、
それらが所定のしきい値ｆｔｈ、Ｖｔｈより小さいかど
うかを調べ、どちらかでも小さければバッテリ充電状態
ではないと判定して（非発電状態）ＭＯＳトランジスタ
７１〜７３をオフし、そうでなければ発電状態と判定し
てステップ１００にリターンする。 （実施例５）他の実施例を図８を参照して説明する。
【００４５】この実施例は実施例１（図１参照）のショ
ットキバリアダイオード２４〜２６を定電圧ダイオード
８１〜７８に置換したものである。このようにすれば定
電圧ダイオード８１〜８３は整流素子として作用すると
ともにショットキバリアダイオード２１〜２３に印加さ
れるサージ電圧を吸収する機能をも有する。すなわち、
例えば、電機子巻線１１の出力端の発電電圧Ｖｕに大き
なサージ電圧が重畳したとする。このサージ電圧はショ
ットキバリアダイオード２１を通じてショットキバリア
ダイオード２２や２３のカソードに印加されるが、一
方、このサージ電圧は定電圧ダイオード８１を降伏させ
るため、発電電圧Ｖｕが定電圧ダイオード８１の降伏電
圧以上に上昇することはなく、サージ電流によるショッ
トキバリアダイオード２２、２３の劣化を防止すること
ができる。
ットキバリアダイオード２４〜２６を定電圧ダイオード
８１〜７８に置換したものである。このようにすれば定
電圧ダイオード８１〜８３は整流素子として作用すると
ともにショットキバリアダイオード２１〜２３に印加さ
れるサージ電圧を吸収する機能をも有する。すなわち、
例えば、電機子巻線１１の出力端の発電電圧Ｖｕに大き
なサージ電圧が重畳したとする。このサージ電圧はショ
ットキバリアダイオード２１を通じてショットキバリア
ダイオード２２や２３のカソードに印加されるが、一
方、このサージ電圧は定電圧ダイオード８１を降伏させ
るため、発電電圧Ｖｕが定電圧ダイオード８１の降伏電
圧以上に上昇することはなく、サージ電流によるショッ
トキバリアダイオード２２、２３の劣化を防止すること
ができる。
【００４６】なお、定電圧ダイオード８１〜８３は必要
な定格耐圧を有するｐｎ接合ダイオードで構成すればよ
い。この定電圧ダイオード８１〜８３は非発電時におけ
るショットキバリアダイオード２１〜２３の漏れ電流を
遮断する効果も有するので非発電時におけるバッテリ容
量の低下を防止することもできる。もちろん、ハイサイ
ド側の整流素子を定電圧ダイオードとし、ローサイド側
の整流素子をショットキバリアダイオードとしてもよ
い。 （実施例６）他の実施例を図９を参照して説明する。
な定格耐圧を有するｐｎ接合ダイオードで構成すればよ
い。この定電圧ダイオード８１〜８３は非発電時におけ
るショットキバリアダイオード２１〜２３の漏れ電流を
遮断する効果も有するので非発電時におけるバッテリ容
量の低下を防止することもできる。もちろん、ハイサイ
ド側の整流素子を定電圧ダイオードとし、ローサイド側
の整流素子をショットキバリアダイオードとしてもよ
い。 （実施例６）他の実施例を図９を参照して説明する。
【００４７】この実施例は実施例１（図１参照）におい
て星型接続された三相電機子巻線１１〜１３の中性点電
位Ｖｍの変動（特に第三高調波成分による変動）を低減
するための中性点電位変動抑止用のダイオード９１、９
２を定電圧ダイオードとすることによりショットキバリ
アダイオード２１〜２６のサージ電圧を吸収するもので
ある。
て星型接続された三相電機子巻線１１〜１３の中性点電
位Ｖｍの変動（特に第三高調波成分による変動）を低減
するための中性点電位変動抑止用のダイオード９１、９
２を定電圧ダイオードとすることによりショットキバリ
アダイオード２１〜２６のサージ電圧を吸収するもので
ある。
【００４８】すなわち、電源線ＨＬにサージ電圧が重畳
して高くなれば定電圧ダイオード９１が降伏し、場合に
よっては定電圧ダイオード９２も降伏して電源線ＨＬの
電位上昇を抑止することができ、中性点電圧Ｖｍの電位
がサージ電圧の重畳により高くなれば定電圧ダイオード
９２が降伏して電源線ＨＬの電位上昇を抑止することが
できる。
して高くなれば定電圧ダイオード９１が降伏し、場合に
よっては定電圧ダイオード９２も降伏して電源線ＨＬの
電位上昇を抑止することができ、中性点電圧Ｖｍの電位
がサージ電圧の重畳により高くなれば定電圧ダイオード
９２が降伏して電源線ＨＬの電位上昇を抑止することが
できる。
【００４９】すなわち、上記説明したコンデンサ４、ｐ
ｎ接合Ｚ、定電圧ダイオード８１〜８３、９１、９２は
本発明でいうサージ電圧吸収手段を構成する。もちろ
ん、格ショットキバリアダイオード２１〜２６と個別に
定電圧ダイオードを並列接続することも可能である。
ｎ接合Ｚ、定電圧ダイオード８１〜８３、９１、９２は
本発明でいうサージ電圧吸収手段を構成する。もちろ
ん、格ショットキバリアダイオード２１〜２６と個別に
定電圧ダイオードを並列接続することも可能である。
【図１】実施例１の車両用交流発電機の回路図である。
【図２】図１のショットキバリアダイオード２１〜２６
の要部断面図である。
の要部断面図である。
【図３】図１の車両用交流発電機と従来の車両用交流発
電機との出力特性の比較を示す特性図である。
電機との出力特性の比較を示す特性図である。
【図４】実施例２の車両用交流発電機の回路図である。
【図５】実施例３のショットキバリアダイオード２１〜
２６の要部断面図である。
２６の要部断面図である。
【図６】実施例４の車両用交流発電機の回路図である。
【図７】図６のレギュレータ５ａの動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図８】実施例５の車両用交流発電機の要部回路図であ
る。
る。
【図９】実施例６の車両用交流発電機の要部回路図であ
る。
る。
２は整流器（全波整流器）、３はバッテリ、４はコンデ
ンサ（サージ電圧吸収手段）、５はレギュレータ（電圧
調整器）、２１〜２６はショットキバリアダイオード
（整流素子）、６３、６３ａはガードリング、７は回路
開放スイッチ、７１〜７３はＭＯＳトランジスタ（整流
素子兼回路開放スイッチ）、ステップ１２２はＭＯＳト
ランジスタ導通禁止手段。
ンサ（サージ電圧吸収手段）、５はレギュレータ（電圧
調整器）、２１〜２６はショットキバリアダイオード
（整流素子）、６３、６３ａはガードリング、７は回路
開放スイッチ、７１〜７３はＭＯＳトランジスタ（整流
素子兼回路開放スイッチ）、ステップ１２２はＭＯＳト
ランジスタ導通禁止手段。
Claims (16)
- 【請求項１】アノードが多相の電機子巻線の各出力端に
個別に接続されるとともにカソードがバッテリの高位端
に個別に接続される多数の高位側の整流素子と、アノー
ドが前記各出力端に個別に接続されるとともにカソード
がバッテリの低位端に個別に接続される多数の低位側の
整流素子とを有し、前記両整流素子の少なくとも一方は
ショットキバリアダイオードからなる全波整流器と、 前記ショットキバリアダイオードをバイパスする回路中
に配設されて前記電機子巻線から前記ショットキバリア
ダイオードに印加されるサージ電圧を吸収するサージ電
圧吸収手段とを備えることを特徴とする車両用交流発電
機。 - 【請求項２】前記ショットキバリアダイオ−ドはＳｉＣ
を素材としてなる請求項１記載の車両用交流発電機。 - 【請求項３】前記サージ電圧吸収手段は定電圧ダイオー
ドを含む請求項１又は２記載の車両用交流発電機。 - 【請求項４】前記定電圧ダイオードは、前記ショットキ
バリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有す
る請求項３記載の車両用交流発電機。 - 【請求項５】前記定電圧ダイオードは前記整流素子を兼
ねる請求項３又は４記載の車両用交流発電機。 - 【請求項６】前記高位側及び低位側の整流素子の一方は
前記定電圧ダイオードからなり、前記高位側及び低位側
の整流素子の他方は前記ショットキバリアダイオードか
らなる請求項５記載の車両用交流発電機。 - 【請求項７】前記定電圧ダイオードは、三相星型巻線か
らなる前記電機子巻線の中性点を所定の電位点に接続さ
れる中性点電位変動抑止用のダイオ−ドからなる請求項
３又は４記載の車両用交流発電機。 - 【請求項８】前記サージ電圧吸収手段はコンデンサを含
む請求項１乃至７のいずれか記載の車両用交流発電機。 - 【請求項９】前記ショットキバリアダイオードは、ショ
ットキバリア接合面を囲んで一導電型の基板にドープさ
れた反対導電型の領域からなるガードリングと、前記ガ
ードリングに接して前記基板にドープされた高濃度の一
導電型領域とを有し、前記ガードリングと前記一導電型
領域との間のｐｎ接合は前記定電圧ダイオードを兼ねる
請求項１乃至８のいずれか記載の車両用交流発電機。 - 【請求項１０】前記ショットキバリアダイオードと前記
バッテリとを含む回路は、前記回路を開放するための回
路開放スイッチを有する請求項１乃至９のいずれか記載
の車両用交流発電機。 - 【請求項１１】前記回路開放スイッチは前記高位側及び
低位側の整流素子の一方を構成するＭＯＳトランジスタ
からなり、前記前記高位側及び低位側の整流素子の他方
は前記ショットキバリアダイオードからなる請求項１０
記載の車両用交流発電機。 - 【請求項１２】前記整流器から前記バッテリへの充電電
流の出力停止に関連する状態量を検出する発電停止検出
手段と、前記出力停止検出時に前記ＭＯＳトランジスタ
の導通を優先して禁止するＭＯＳトランジスタ導通禁止
手段とを備える請求項１１記載の車両用交流発電機。 - 【請求項１３】前記ＭＯＳトランジスタはＳｉＣを素材
として形成されている請求項１１記載の車両用交流発電
機。 - 【請求項１４】界磁巻線に通電する界磁電流を制御して
発電電圧を調整する電圧調整器を有し、前記ショットキ
バリアダイオードは前記電圧調整器と共通のパッケージ
に収容される請求項１乃至１３のいずれか記載の車両用
交流発電機。 - 【請求項１５】一導電型の基板と、前記基板表面に被着
されて前記基板表面にショットキバリア接合面を形成す
るアノード側の金属電極と、前記ショットキバリア接合
面を囲んで前記基板の表面にドープされた反対導電型の
領域からなるガードリングとを有するショットキバリア
ダイオードにおいて、 前記前記ガードリングに接して前記基板にドープされた
高濃度の一導電型領域と前記ガードリングとの間のｐｎ
接合は、定電圧ダイオードを兼ねることを特徴とするシ
ョットキバリアダイオード。 - 【請求項１６】前記定電圧ダイオードは、前記ショット
キバリアダイオードの理論降伏電圧以下の降伏電圧を有
する請求項１５記載のショットキバリアダイオード。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15812495A JP3555250B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 車両用交流発電機及びショットキバリアダイオード |
| US08/667,307 US5780996A (en) | 1995-06-23 | 1996-06-21 | Alternating current generator and schottky barrier diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15812495A JP3555250B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 車両用交流発電機及びショットキバリアダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH099522A true JPH099522A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3555250B2 JP3555250B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=15664824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15812495A Expired - Fee Related JP3555250B2 (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 車両用交流発電機及びショットキバリアダイオード |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5780996A (ja) |
| JP (1) | JP3555250B2 (ja) |
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