JPS5957523A - 半導体スイツチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、制御電極を有する半導体素子を駆動回路に
より制御駆動するようにした、半導体スイッチ装置に関
する。

従来、この種の半導体スイッチ装置として、第１図に概
要回路図で示すものがあった。（１）は直流電源、（２
）は例えば抵抗などの負荷、（３）は制ｉ１電極を有す
る半導体素子の一種であるトランジスタで、コレクタｔ
ｆｉ（３ａ）、ベース電極（３ｂ）及びエミッタ電極（
３ｃ）が出されており、このエミッタ電極からリード線
（３ｅ）で接線されたエミッタ端子（：５ａ）が出され
ている。（４）はトランジスタ（３）を制御駆動するた
めのベース駆動回路で、出力端子（４ａ）、　（４ｂ）
が出されている。

上記従来の半導体スイッチ装置の動作は、次のようにな
る。周知のように、トランジスタ（３）は第２図（Ｂ）
に波形図で示すように、ベース信号■３をベース爾ｆｉ
（ｓｂ）に与えることにより、第１図に示すように、コ
レクタ電極（３ａ）とエミッタ電極（５ｃ）間に、直流
電源（１）−負荷（２）を通して、第２図（Ａ）に示す
ような、コレクタ電流工。を流すことができる。

また、その導通期間Ｔ１は、ベース信号の期間を制御す
ることにより任意に調整できる。第２図に示すように、
導通期間Ｔ、及び繰返し周期Ｔ２を所望に制御するとと
てより、大電力のスイッチングができ、チョッパ装置、
イバータ装置など種々の１カ変換装置のスイッチ素子と
して使用されている。

従来、トランジスタなどの半導体素子は、コレクタ電極
及びエミッタ電極などの主電極を圧接した構造のものと
、電極をリード線により素子の端子として取り出した構
造のものとがある。

後者では、第１図に示すトランジスタ（３）のように、
エミッタ軍％（３ｃ　）がリード線（３θ）によりエミ
ッタ端子（３ｄ）に引出されている。このため、何らか
の理由によりトランジスタ（３）が特性破壊を起こすと
、直流電源（１）−負荷（２）→トランジスタ（３）と
連続して電流が流れ続け、この電流が過大であればエミ
ッタリード（３ｅ）が焼損し、エミッタ電極（３Ｃ）と
エミッタ端子（３ｄ）間が開路することがある。これに
より、直流電源（１）の！圧Ｅ（通常数十〜数百■）が
、負荷（２）−）ランリスク（３）のコレクタ電極（３
ａ）−ベース電極（３ｂ）を通して、ベース駆動回路（
４）の出力端子（４ａ）、　（ａｂ）に印加される。一
方、ベース駆動回路（４）は、図示してないトランジス
タを主体とした増幅回路であり、その出力電圧としては
、トランジスタ（３）のベース電極（３ｂ）とエミッタ
ｔｆｆｆｉ（３ｃ）間の特性できまる数Ｖ以下あればよ
い。したかって、一般に、ベース駆動回路（４）の出力
端子（４ａ）−（４ｂ）間の耐圧は数十Ｖ以下であるの
で、上記トランジスタ（３）の特性破壊に伴い、出力端
子（４ａ）　−（４ｂ）間に数十〜数百■の過大な電圧
が印加されることになり、ベース駆動回路（４）が焼損
することがあった。

この発明は、制御電極を有する半導体素子への駆動回路
の出力端子間に、定電圧素子を接続し、半導体素子の制
御ＩＥＩＭと定電圧素子の一端との間に抵抗素子を接続
し、半導体素子の破壊時に、直流電源による駆動回路へ
の印加電圧を上記定電圧素子により低減し、これに応動
して上記抵抗素子の溶断により、半導体素子と駆動回路
との接続を開路するようにし、駆動回路を保護した半導
体スイッチ装置を提供することを目的としている。

第３図は、この発明の一実施例による半導体スイッチ装
置を示す回路図であり、（１）〜（４）、　（３ａ）〜
（３ｅ　）、ｒ４ａ）＋　（４ｂ）は上記従来装置と同
一のもので、説明は略する。００はベース駆動回路（４
）の端子（４ａ）。

（４ｂ）間に並列接続された定電圧素子で、端子（４ａ
）。

（４ｂ）間に加わる電圧を抑制する。０１）はベース電
極（３ｂ）と定電圧素子αＯの一端との間に接続された
抵抗素子で、定電圧素子αＯが動作する七応動して上記
ベースｔｌ（３ｂ）と端子（４ａ）間を開放するように
している。この抵抗素子Ｑｌ）としては、ヒユーズ、低
抵抗体などを使用している。

上記定電圧素子００の具体例を、第４図に回路図で示す
。（Ａ）図では、シリコン等のダイオ−）゛（１０ａ）
を複数個直列接続してなり、ダイオードの順方向電圧降
下を利用している。（Ｂ）図では、ツエナータ。

イオードＩ’１Ｏｂ）を使用している。また（０）図で
は、酸化亜鉛焼結体、炭化けい素ノ＜リスク等の非直線
の抵抗体素子（１０Ｃ）を用いている。

上記一実施例の装置の動作は、次のようになる。

何らかの理由により、トランジスタ（３）力Ｉ特性破壊
を起と肱これにより、エミッタ１ノード（３ｅ）７５Ｅ
焼損し、エミッタ罵％（３Ｃ）とエミッタ端子（５ｄ）
間７５ヨ開路すると、直流電源（１）の電圧Ｅはベース
駆動回路（４）の出力端子（４ｄ）、　（４ｂ）間に印
加されようとする。

しかし、定電圧素子（ｌｄにより出力端子（４ａ）、　
（４ｂ）間は、数ｖ程度の電圧に抑制できる。この定電
圧素子００による印加電圧抑制動作で、直流電源（１）
からは、負荷（２）−コレクタ電極（３ａ）−ベース電
極（３’ｂ）→抵抗素子αυ→定電圧素子αＯ−エミッ
タ端子（３ｄ）を通して電流が流れるので、抵抗素子（
１１）はジュール損により発熱する。この抵抗素子α力
は所定電流より過大な電流が流れると、ジュール熱によ
り溶断するように選んでおけば、トランジスタペース電
（ｉ（３ｂ）とベース駆動回路（４）間は開略し、出力
端子（４ａ）、　（４ｂ）間には、直流電源（１）から
の電圧は全く印加されない。

なお、抵抗素子αηは、ヒユーズ、低抵抗体などを用い
ることにより、トランジスタ（３）のベース電％（３ｂ
　）へベース駆動回路（４）から供給されるベース電流
工おへの影響をなくすることができる。

また、制御電極を有しスイッチング作用をする半導体素
子として、上記実施例ではトランジスタ（３）の場合を
示したが、これに限らず、サイリスタ。

ターンオフサイリスタなどを用いた場合にも適用できる
ものである。

以上のように、この発明によれば、制御電極駆動回路の
出力端子間に定電圧素子を接続し、半導体素子の制御電
極と上記定電圧素子の一端との間に抵抗素子を接続した
ので、半導体素子の破壊時に、直流電源からのベース駆
動回路への印加電圧を定電圧素子により低減し、これに
応動して抵抗素子の溶断によりこの接続回路が開路さね
１、駆動回路が保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体スイッチ装置の概要回路図、第２
図（Ａ）及び（Ｂ）は第１図のトランジスタの１１作を
示すコレクタ電流及びベース信号の波形図、第３図はこ
の発明の一実施例による半導体スイッチ装置の概要回路
図、第４図（Ａ）　、　（Ｂ）及び（Ｃ）は第３図の定
電圧素子の各種の具体例を示す回路図である。 １・・・直流電源、３・・トランジスタ、３ｂ・・・ベ
ース電極、４・・・ベース駆動回路、４ａ、　４ｂ・・
・出力端子、１０・・・定電圧素子、１０ａ・・・ダイ
オード、１０’ｂ・・・ツェナーダイオード、１０ｃ・
・・炭化けい素バリスタ、１１なお、図中同一符号は同
−又は相当部分を示す。 代理人　葛　野信　−（外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体素子の制御ｔｆｆｆｉに駆動回路から制御信号を
   与えて作動させるようにした半導体スイッチ装置におい
   て、上記駆動回路の出力端子間に接続されており、上記
   半導体素子の破壊時に、上記出力端子間に加わる過大電
   圧を低減する定電圧素子と、上記制御電極と上記定電圧
   素子の一端間に接続されており、上記定電圧素子の動作
   に応動１〜所定軍流を超えると溶断し接続を開路する抵
   抗素子とを備えたことを特徴とする半導体スイッチ装置
   。