JPS6130218Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は半導体素子の一つであるサイリスタの
熱平衡状態におけるPn接合温度と消費電力との
比と定義される熱抵抗の測定方法に関するもので
ある。

従来より、サイリスタ（トライアツクを含む）
の重要な特性試験項目に、上記定義に基いたサイ
リスタ熱抵抗測定がある。この測定によつて、サ
イリスタは電流容量についてランク分けすること
ができる。

而して従来このサイリスタ熱抵抗測定は次のよ
うな回路で行なつていた。

第１図に示す従来の第１の測定回路ａにおい
て、１は逆阻止三端子型サイリスタである
SCR、Ｉ_Mは測定電流imを通電させる第１の定電
流源、Ｉ_Tは駆動電流itを供給する第２の定電流
源、Ｉ_Gは短い幅のトリガパルスigを通電させる
第３の定電流源、２はサイリスタとしてのSCR
１のアノードＡとカソードＫ間の電圧を測定する
測定器である。

この測定回路ａを用いた熱抵抗測定方法を、第
２図に示すタイミング図について説明する。

まず、第３の定電流源Ｉ_Gより短いパルス幅の
トリガパルスigをサイリスタ１の入力端子である
ゲートＧ・カソードＫ間に通電させると共に、第
１の定電流源Ｉ_Mより測定電流imの通電を開始さ
せる。これによつてサイリスタ１で点弧され、そ
の出力端子であるアノードＡ・カソードＫ間に定
電流である測定電流imが通電するようになる。
そして、一定時間後、第２の定電流源Ｉ_Tより駆
動電流itの短い幅のパルスを測定電流imに重畳す
るように通電する。この後測定電流imはサイリ
スタ１のペレツト全域に広がつて流れるようにな
る。この後、サンプルホールドパルスＨの下ち下
がりのタイミングで、測定電流imに対するサイ
リスタ１のアノードＡ・カソードＫ間の電圧降下
Ｖ_AK0を測定器２で測定し、記憶する。この後、
第２の定電流源Ｉ_Tより所定時間Ｔパワー電流it
を通電して、サイリスタ１を発熱させる。そし
て、この後再び測定電流imのみの通電状態にな
ると、駆動電流itの遮断直後に、発する判定パル
スＪの立ち下がりのタイミングで、サイリスタ１
のアノードＡ・カソードＫ間の測定電流imに対
する電圧降下Ｖ_AK1を測定する。そしてこの値Ｖ_A
Ｋ１から、先にサンプルホールドされていた電圧降
下Ｖ_AK0を減算することにより、過度熱抵抗〓Ｖ_F
Ｇ（＝Ｖ_AK1−Ｖ_AW0）を求めることができる。そ
して、この測定は、駆動電流itの通電時間Ｔ及び
大きさをサイリスタの品種に対応するよう変化さ
せて行なわれる。

なお、この測定は測定電流im及び駆動電流itを
第１図に示した向きで流して、測定結果を、過渡
熱抵抗一測定電流特性図の第１象限で得る他に、
測定電流im及び駆動電流itを第１図とは逆向きに
流して、測定結果を、その第３象限で得ることも
できる。

しかしながら、上記アノードＡ・カソードＫ間
の電圧降下に着目した熱抵抗測定方法では、装定
値にヒステリシスが生じ、測定誤差が大きくなつ
て、実際に使用することができない方法であつ
た。

この為、このヒステリシスが除去できる測定回
路として、従来サイリスタ１のグリツドＧ・カソ
ードＫ間に測定電流imを通電した時の電圧降下
を測定するようにしたものがある。

この測定回路を、第３図に従来の第２の測定回
路ｂとして示す。

第３図において、１はサイリスタ、Ｉ_Mはサイ
リスタ１のゲートＧ・カソードＫ間に測定電流
imを流す第１の定電流源、Ｉ_Tは駆動電流itを流
す第２の定電流源、２はサイリスタ１のゲートＧ
とカソードＫ間の電圧を測定する測定器である。

この従来の第２の測定回路ｂを用いた熱抵抗測
定方法を第４図に示すタイミング図について説明
する。

まず、第１の定電流源Ｉ_Mより測定電流imをサ
イリスタ１のゲートＧとカソードＫ間に通電させ
る。この通電開始直後に発生するサンプルホール
ドパルスＨの立ち下がりのタイミングで、定電流
imに対するサイリスタ１のゲートＧ・カソード
Ｋ間の電圧降下Ｖ_GK0を測定器２で測定し記憶す
る。この後、第２の定電流源Ｉ_Tより駆動電流it
を所定時間Ｔ通電してサイリスタ１を発熱させ
る。そして、この後再び測定電流imのみを通電
状態になると、駆動電流itの遮断直後に、発する
判定パルスＪの立ち下がりのタイミングでサイリ
スタ１のゲートＧ・カソードＫ間の測定電流im
に対する電圧降下Ｖ_GK1を測定する。そしてこの
値Ｖ_GK1から、先にサンプルホールドされていた
電圧降下Ｖ_GK0を減算することにより、過度熱抵
抗〓VFG（＝Ｖ_GK1−Ｖ_GK0）を求めることができ
る。そして、この測定は測定対象のサイリスタ１
の品種等に対応させて駆動電流itの通電時間Ｔ及
び大きさ、更に測定電流imの大きさを変えて行
なうことができる。

上記第３図に示したゲートＧ・カソードＫ間の
電圧降下に着目した従来の第２の測定回路ｂによ
れば、サイリスタ１の過渡熱抵抗測定を、ゲート
Ｇ・カソードＫ間のPN接合領域のダイオード特
性にのみ着目して求めているので、第１図に示し
た従来の第１の測定回路ａにあつたヒステリシス
現象なしに測定ができる。

ところが、従来の第２の測定回路ｂの場合、ア
ノードＡ・カソードＫ間に浮遊容量が存在し、こ
こに電荷がチヤージされ、測定するサイリスタの
品種によつては測定誤差が大きくなつて測定不能
になる場合もあつた。

そこで本考案は上記第２の従来の測定回路ｂの
交点に鑑み、これを改良したものである。

すなわち本考案は第５図に示すように従来の第
２の方法の測定回路ｂに対して、サイリスタ１の
アノードＡ・カソードＫ間にスイツチング回路３
を接続し、このスイツチング回路３を、第２の定
電流源Ｉ_Tの駆動電流itの通電時間Ｔ以外の所定
期間導電させて、サイリスタ１のアノードＡ・カ
ソードＫ間に蓄積された電荷を放電させるように
したものである。第５図に示す本考案の測定回路
ｃにおいて、第３図と同一符号のものは同一名称
であり、スイツチング回路３は所定の短絡信号Ｓ
によつて開閉制御されるトランジスタ等で構成さ
れる。

この第５図に示す測定回路ｃでの測定は第６図
のタイミング図で表わされる手順に従つて行なわ
れる。すなわち、この測定は第３図の従来の第２
の測定回路ｂと同様に行なわれるが、スイツチン
グ回路３の短絡信号Ｓは、駆動電流itを反転した
波形の信号を用いている。この為、サイリスタ１
のアノードＡ・カソードＫ間は、駆動電流itの通
電期間Ｔ以外は短絡されている。従つて、駆動電
流itの通電前後のサイリスタ１のゲートＧ・アノ
ードＡ間の電圧測定は、アノードＡ・カソードＫ
間に蓄積電荷が略完全に放電された状態で行なわ
れる。従つて、測定器２により測定電圧Ｖ_GK0，
Ｖ_GK1は、アノードＡ・カソードＫ間に蓄積電荷
がない状態で検出され、熱抵抗〓Ｖ_FG（＝Ｖ_GK1
−Ｖ_GK0）は測定誤差のない値となる。

なお、サイリスタ１のアノードＡ・カソードＫ
間の短絡は、必ずしも第６図に示したように駆動
電流itの通電期間Ｔ以外の全期間に亘つて行う必
要はない。要は、測定器２によるサイリスタ１の
ゲートＧ・カソードＫ間の電圧測定時には、アノ
ードＡ・カソードＫ間の蓄積電荷がほぼ完全に放
電されているようにすればよい。

次に本考案の測定回路ｃによる測定結果を、従
来の第２の測定回路ｂによる測定結果と比較して
第７図に示す。これは、従来の第２の測定回路ｂ
では、アノードＡ・カソードＫ間の蓄積電荷の影
響で測定できなかつた品種のサイリスタ（トライ
アツク）に対する両測定回路ｂ，ｃによる測定結
果である。

すなわち第７図の測定結果は駆動電流itを３Ａ
とし、その通電時間Ｔを0.3secに設定した場合、
測定用電流imを０〜500mAに亘つて変化させた
場合の熱抵抗〓Ｖ_FGを示すものである。この図に
おいて〇印群ｄは従来の第２の測定回路ｂによる
ものであり、×印群ｅは本考案の測定回路ｃによ
るものである。この測定データから理解できるよ
うに、従来の第２の測定回路ｂでは、測定値に直
線性が得られず測定電流imの120mAから250mA
の範囲では、ダイオード特性が逆方向に反転して
測定できず、これでは熱抵抗測定は全く不可能で
ある。これに対して、本考案の測定回路ｃでは、
測定電流imの150mAから500mAを越える範囲に
亘つて、直線性を持つた測定値が得られた。すな
わち、この直線部分ｆが高信頼性で、精度の高い
熱抵抗測定ができる範囲である。

また、図示しないが、従来の第２の測定回路ｂ
にても測定可能であつたサイリスタの別の品種に
対して、従来の第２の測定回路ｂで測定した結果
と、本考案の測定回路ｃを使用して測定した結果
とを比較すると、本考案の測定回路ｃによる測定
結果の方が、その直線部分が測定電流imの広い
範囲に亘つて得られる。

また、この第７図に示す測定結果は、第１の定
電流源Ｉ_Mと第２の定電流源Ｉ_Tを、第５図の測定
回路ｃで示した方向に接続した場合の、過渡熱抵
抗一測定電流特性図であり、その第１象限に得ら
れたものである。これに対して第５図の測定回路
ｃにおいて、第１及び第２の定電流源Ｉ_M，Ｉ_Tの
接続方向を逆向きにして測定すると、その測定結
果は過渡熱抵抗一測定電流特性図の第３象限に得
られる。この測定結果は同一サイリスタ１に対し
ては、第７図の第１象限に示された結果と原点に
対して略対称に得られる。

従つて本考案の測定回路ｃを用いるとサイリス
タの熱抵抗測定が、駆動電流itの大きさ及び通電
時間Ｔをその品種に等に対応させた値に変えて、
測定電流imの広い範囲において行うことができ
る。

以上説明したように、本考案によればサイリス
タの熱抵抗測定が、アノードＡ・カソードＫ間の
蓄積電荷の影響を受けずに行なえるようになり、
正確な測定できる測定電流imの範囲が大きくな
つて、実用性が増す。特に従来のゲートＧ・カソ
ードＫ間測定方法にても、測定できなかつた品種
のサイリスタに対しても測定ができるようにな
り、使用範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の第１のサイリスタ熱抵抗測定回
路を示す図、第２図はその動作手順を表すタイミ
ング図、第３図は従来の第２のサイリスタ熱抵抗
測定回路を示す図、第４図はその動作手順を表す
タイミング図、第５図は本回路の実施例を示すサ
イリスタ熱抵抗測定回路図、第６図はその動作手
順を表すタイミング図、第７図は従来の第３図に
示した測定回路を用いた場合と、第５図に示した
本考案の測定回路を用いた場合の、ある品種のサ
イリスタについて測定結果を比較して示す測定電
流−熱抵抗相当起電力特性曲線図である。 １……サイリスタ、２……測定器、３……スイ
ツチング回路、Ｉ_M……第１の定電流源、Ｉ_T……
第２の定電流源、im……測定電流、it……駆動電
流、Ａ……アノード、Ｋ……カソード、Ｇ……ゲ
ート、ｃ……測定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. サイリスタの入力端子間に測定電流を通電させ
   る第１の定電流源と、サイリスタの出力端子間に
   所定のタイミングで駆動電流を通電させる第２の
   定電流源と、上記駆動電流通電期間以外の所定期
   間に上記サイリスタの出力端子間を短絡するスイ
   ツチング回路と、所定のタイミングでサイリスタ
   の入力端子間電圧を測定して、駆動電流通電前後
   の入力端子間電圧の変化を検出する測定器とを持
   つことを特徴とするサイリスタ熱抵抗測定回路。