JPS5915082Y2 - 光半導体素子の過電圧保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光半導体素子の順過電圧保護装置に係り、特に
多数個直列接続された光サイリスタの順過電圧保護に好
適な過電圧保護装置に関する。

一般にサイリスタ等の半導体素子は過電圧からターンオ
ンすると、素子と並列接続されているキャパシタ例えば
サージ吸収や振動防止のためのダンピング回路からの放
電電流が大きくなり、また素子が多数直列接続されてい
る場合には分圧器および漂遊キャパシタ等からの放電電
流が大きくなって素子が損傷する危険がある。

このような場合の半導体素子の過電圧保護装置としては
、従来過電圧がかからないようにするための避電器等の
保護装置や、ゲート回路の誤動作を防止するための多重
化または冗長方式のゲート回路などがある。

これらの従来技術は光サイリスタ等の光半導体素子の過
電圧保護にも適用可能であり、これによって過電圧によ
る素子の損傷の多くは防止できるが完全ではない。

例えば光半導体素子を多数直列接続して用いる場合に、
そのうちの一部の素子のゲート回路が故障して点弧すべ
き時に点弧しないとその素子に過電圧がかかつて損傷す
るが、従来技術ではこれを防止することができない。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、ど
のような場合にも順過電圧によって光半導体素子が損傷
するのを確実に防止できる過電圧保護装置を提供するに
ある。

本考案は、保護すべき光半導体素子のアノード・カソー
ド間にかかる過電圧を検出し、これにより発光素子に電
流を流して、この発光素子から発する光信号を上記の光
半導体素子に加えることにより、過電圧が光半導体素子
を損傷する以前にターンオンせしめるようにしたことを
特徴とする光半導体素子の過電圧保護装置である。

以下図面にしたがって本考案の実施例を説明する。

第１図は直列接続の光サイリスタに適用した本考案によ
る光半導体素子の過電圧保護装置の一実施例を示す回路
図で、図中の１は直列接続された各光サイリスタ、２は
光サイリスタ１と並列接続された過電圧検出器、３は電
源、４は発光素子たとえば発光ダイオードである。

なお、第１図は光サイリスタ１を３個直列接続した場合
を示し、これらが正常動作するに必要なゲート制御回路
や、素子の分担電圧を均等にする分圧器等は省略してい
る。

以下各図面を通じて同一符号は相当部分を示すものとす
る。

第１図において、過電圧検出器２により光サイリスタ１
にかかる順過電圧を検出して発光素子４に電流を流す。

電流３は発光素子４に電流を流すための電源である。

このとき発光素子４から発生する光信号５が光サイリス
タ１に加えられ、これによって光サイリスタ１はターン
オンして過電圧から保護される。

なお、発光素子４からの光信号５は光学繊維などのライ
トガイドを通して光サイリスタ１に加えてもよく、発光
素子４から直接光サイリスタ１に加えてもよい。

このようにして、何らかの故障により直列接続の光サイ
リスタ１が導通すべきときに一部の光サイリスタ１が不
導通であって過電圧がかかつても、この過電圧を検出し
てターンオンすることができるため光サイリスタ１を損
傷することがない。

第２図は第１図の詳細回路図で、図中の２−１は過電圧
検出器２を構成する定電圧素子たとえばツェナーダイオ
ードやアバランシェダイオード等でその動作電圧が低い
場合には同一素子を直列接続して動作電圧を上げること
ができる。

２−２は同じく負性抵抗素子たとえばショックレーダイ
オードやサイリスタ等で、その両端電圧がある一部レベ
ル（動作電圧）までは抵抗値が高く、一定レベルを越え
ると抵抗値が急激に低下する特性をもつ。

２−３は通常のダイオード、３−１は電流源となるコン
デンサである。

なお、第２図は光サイリスタ１の１個分のみを示す。

この構成において、光サイリスタ１の両端電圧が定電圧
素子２−１の動作電圧（この電圧から光サイリスタ１が
ターンオンしても損傷しないような値に選ぶ）を越える
と、その両端電圧と動作電圧の差電圧によってコンテ゛
ンサ３−１が充電される（ダイオード２−３は順方向の
ためその電圧降下は小さく無視できる）。

そして、コンテ゛ンサ３−１の充電電圧が負性抵抗素子
２−２の動作電圧を越えると、負性抵抗素子２−２の抵
抗値が急激に低下するため、発光素子４には立上りの急
峻なコンデンサ３−１からの放電電流が流れ、したがつ
て光サイリスタ１には立上りの急峻な発光素子４からの
光信号パルス５が与えられ、これによって光サイリスタ
１はターンオンして損傷から保護される。

なお、ダイオード２−３は光サイリスタ１に逆電圧がか
かったときに、コンデンサ３−１が上記と逆向きに充電
されるのを防止する役目をする。

つぎに、第３図は本考案による光半導体素子の過電圧保
護装置の他の実施例を示す回路図で、第２図の電流源コ
ンデンサ３−１および負性抵抗素子２−２を除去して簡
単化したものである。

この場合には、定電圧素子２−１が動作したのち光サイ
リスタ１がターンオンし始めるまで、発光素子４には光
サイリスタ１の両端電圧より直接電流が供給される。

以上の説明から明らかなように、本考案になる光サイリ
スク等の光半導体素子の過電圧保護装置によれば、光サ
イリスタの順方向に過電圧がかかると直ちに光信号を発
生して光サイリスタをターンオンさせるため、光サイリ
スタを損傷するような過電圧を防止することができる。

したがって、各種の光サイリスタ装置の各光サイリスタ
に本装置を設ければ、どのような順過電圧による素子損
傷をも確実に防止できるため、光サイリスタ装置の信頼
性を著しく向上させることができる。

また回路構成が簡単なため、各光サイリスタに本装置を
設けても経済的な負担にはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による光半導体素子の過電圧保護装置の
一実施例を示す回路図、第２図は第１図の詳細回路図、
第３図は本考案による他の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・光サイリスタ、２・・・・・・過電圧検
出器、４・・・・・・発光素子、５・・・・・・光信号
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光半導体素子と、該光半導体素子に並列接続された定電
   圧素子とコンテ゛ンサとの直列体と、該コンデンサに並
   列接続された負性抵抗素子と発光素子との直列体とを備
   え、過電圧発生時、上記発光素子の発する光信号によっ
   て上記光半導体素子をターンオンさせることを特徴とす
   る光半導体素子の過電圧保護装置。