JPS6154870A - 光トリガ・光クエンチゲ−ト・タ−ン・オフ・サイリスタ - Google Patents

光トリガ・光クエンチゲ−ト・タ−ン・オフ・サイリスタ

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JPS6154870A
JPS6154870A JP17573384A JP17573384A JPS6154870A JP S6154870 A JPS6154870 A JP S6154870A JP 17573384 A JP17573384 A JP 17573384A JP 17573384 A JP17573384 A JP 17573384A JP S6154870 A JPS6154870 A JP S6154870A
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JP
Japan
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thyristor
gate
light
turn
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP17573384A
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English (en)
Inventor
Junichi Nishizawa
潤一 西澤
Naoshige Tamamushi
玉蟲 尚茂
Kenichi Nonaka
賢一 野中
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Semiconductor Research Foundation
Original Assignee
Semiconductor Research Foundation
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Publication date
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Publication of JPS6154870A publication Critical patent/JPS6154870A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

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】 〔発明の目的〕 〔産業上の利用分野〕 本発明は光だけでターン・オン、ターン・オフできるゲ
ート・ターン・オフ・サイリスタに関し、産業上、中小
電力の変換位置のみならず、大電力の変換装置まで利用
されるものである〔従来の技術〕 従来のサイリスタとしては、ターン・オンはできるが、
ゲートによるターン・オフのできないpnpn四層構造
サイリスタ、ゲート・ターン・オフ・サイリスタ(GT
O)及び静電誘導すイリスタが(81サイリスタ)が知
られている。
また、サイリスクを光でトリガすることを特徴とする光
トリガサイリスタも知られている。この光トリガサイリ
スタは、構造的には、従来型pnpn四層構造であり、
光によるトリガは可能であるが、ターン・オフは電気的
にアノード・カソード間の電位を反転させる転流ターン
・オフによって行なわれているため、ターン・オフ時間
は数百μsと非常に長い欠点がある。一方、81サイリ
スタを光でトリガする光トリガS■サイリスクについて
は、既に一例として特願昭51−95585号(特開昭
53−20885号)に開示されている。またS1サイ
リスタのゲー1−に光感応素子を接続し、この光感応素
子ヘクエンチ光を照射することで、光によるゲート・タ
ーン・オフを行なう光クエンチSlサイリスタについて
は特願Da 54−36079号(特開昭55−128
870号)に開示されている。特願昭54−36079
号の開示内容では、Slサイリスタのゲートにクエンチ
用光感応素子とは別の光感応素子を接続して、その光感
応素子ヘトリガ光を照射することで、間接的にSlサイ
リスタを光トリガする動作が開示されている。さらに特
願昭59−54937号においては、直接的にS【サイ
リスクに光照射することで光トリガを行ない、かつその
Slサイリスタのゲートに接続される光感応素子として
特に光感度の良好な静電誘導ホトトランジスタを用い、
この静電誘導ホトトランジスタヘクエンチ光を照射する
ことでSlサイリスタを光クエンチする、光トリガ・光
クエンチSlサイリスタが、その回路及び溝道とともに
開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
G’TOを直接的にであれ、間接的にであれ、光でドラ
イブする動作は従来行なわれていない。ざらにGTOの
ゲートに本発明で示されるような、光感応素子を接続し
、その光感応素子へサイリスタをターン・オフさせるた
めのクエンチ用光信号を照射することで、GTOを光で
クエンチする動作も従来行なわれていなかったことであ
る。従来、GTOの動作においては、ターン・オフ時に
破壊されやすいことから、安全動作領域を設定し、その
領域内で動作するように、電気的トリガ回路、電気的タ
ーン・オフ回路が設計され、スナバ回路や保護回路が設
けられ、制御回路部がかなり複雑なものとなるという欠
点がある。従来のGTOではさらに制御回路部と大電力
部分が電気的に結合されていることから、外部雑音等で
誤点弧あるいは誤消弧といった誤動作の危険性が高く、
特に複数のGTOを直並列接続して溝成される電力変換
v;、置においては、このような誤動作を回避するため
の制御回路部分の占める割合が増大し、装置全体の重量
、体積が非常に大きなものとなっている。従来GTOを
光だけでトリガ・クエンチすることは行なわれていない
ことであり、本発明により、GTOの制御回路部と大電
力部分を完全に電気的に分離することができ、中小の電
力変換装置のみならず、大電力の変換装置まで、その有
用性は非常に大きなものである。しかるに、本発明者ら
は、GTOを直接光トリガすべく、010表面に一様に
光(λ=880nm)を照射した所、数i om W/
cm2の光強度では、GToのゲート電位は高々0.6
8 Vしか上昇せず、ターン・オンさせるまでには至ら
なかった。GTOを直接光トリガするためには、かなり
高光出力の光源が必要と思われ、直接光トリガ光をGT
Oに照射することは実用性に乏しい。
〔問題点を解決するための手段〕
前述のGTOを直接光トリガすることが困難であるとい
う問題点を解決するために、本発明では第1図<a )
に示す増幅ゲート方式を提案する。つまり、GTOlの
ゲートG4を、光を照射することにより導電率が増加す
る光感応素子5を介して、正の電圧Vtにバイアスして
おき、光感応索子5に光トリガ用光パルスLT9を照射
することにより、GTOlのゲートG4をターン・オン
するのに充分なだけ正にバイアスすることにより、光で
GTO1を光トリガすることができる。
また、光によるGTOのクエンチは、これまで例がない
。本発明では、第1図(a)に示す様に、GTOlのゲ
ートG4を、光照射することにより導電率が増加する光
感応素子6を介して、負の電圧V、8にバイアスしてお
き、光感応索子6に、光クエンチ用光パルスLQ10を
照射することで、GTOlのゲートG4が負にバイアス
されることにより、光でGTO1をクエンチすることが
できる。
以上に説明した様に本発明の回路構成では、GTOによ
り直流を光のみでオン・オフすることができる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図(a )は、本発明によるゲート・ターン・オフ
・サイリスタ(GTO)の光トリガ・光クエンチ動作の
回路溝或例を示す。第1図a)において、1はゲート・
ターン・オフ・サイリスタで、アノードΔ2は負荷抵抗
RLを介してv′AK12にバイアスされている。ゲー
トG4は、光トリガのための光感応素子5及び光クエン
チのための光感応素子6に接続されていて、カソードに
3は接地されている。5及び6は、光を照射することに
より導電率が増加する光感応素子で、5は光トリガ用光
感応素子で正の電源■尤7に接続されており、6は、光
クエンチ用光感応素子で負の電源V > 8に接続され
ている。LT9は、トリガ用光パルス、LQl 0は、
クエンチ用光パルスである。第1図(b)は、第1図(
a )に示す回路構成によるゲート・ターン・オフ・サ
イリスタ(GTO)の光トリガ・光クエンチ動作での、
トリガ用光パルスLT9の駆動波形■、工13及び、ク
エンチ用光バ/lzスLQ10(7)駆動波形vLQ1
4と、GTOのアノードA2の電位波形■AK15を示
しているトリガ用光パルスLT9及び、クエンチ用光パ
ルスLQ10が切れている場合は、トリガ用光感応素子
5及び、クエンチ用光感応素子6は、高抵抗状態にある
ために、GTOlのゲートG4の電位は、高抵抗状態に
あるトリガ用光感応索子5を介してゲートG4に加えら
れている正のバイアスV尤7と、高抵抗状態にあるクエ
ンチ用光感応素子6を介してゲートG4に加えられてい
る負のバイアスV、8により決定される。この場合の光
感応素子5及び・6の特性、バイアス電圧VlSV3の
値は、GTOlが7ノード電圧V薫12をブロックでき
るようなゲート電位にゲートG4がバイアスされるよう
に決められる。
次に、トリガ用光感応索子5にトリか用光パルスLT9
が照射されると、トリガ用光感応素子5は低抵抗状態に
なり、ゲートG4は、正の電圧V、7により正にバイア
スされGTOlはオンする。トリガ用光パルスLT9が
切れて、トリガ用光感応素子5が高抵抗状態になっても
、ゲートG4はアノードA2から流れ込む正孔により正
にバイアスされ続けるからGTOIはオン状態に保たれ
る。オン状態において、クエンチ用光感応素子6にクエ
ンチ用光パルスLQ10を照射すると、光感応素子6は
、低抵抗状態になり、ゲートG4は、負の電圧Vz8に
より負にバイアスされ、ゲートG4から正孔が引き扱か
れGTOlはオフする。一度オフすれば、クエンチ用光
パルスLQ10が切れてクエンチ用光感応素子6が高抵
抗状態になっても、GTO1はオフ状態を保つ。以上の
プロセスでG ・Toを光のみでオン・オフすることが
できる。
光感応素子としては、pinダイオード、シッヨトキー
ダイオード、バイポーラトランジスタ、J FET5M
08FET、HEMT1ヘテロ接合トランジスタ、SI
T1HEMT型SIT、Mo5s IT、S Iサイリ
スタ、pnpnサイリスタ、アモルファス光導電膜等が
考えられる。
第2図(a)は、光トリガ用及び光クエンチ用光感応素
子としてpチャンネル静電誘導ホトトランジスタ(p 
−ah、 S I PT)を用いる本発明による、ゲー
ト・ターン・オフ・サイリスタ(GTO)の光トリガ・
光クエンチ動作の回路構成例を示す。第2図(a )に
おいて、16はゲート・ターン・オフ・サイリスタ(G
TOlで、アノードA17は負荷抵抗RL28を介して
v′AK29にバイアスされている。ゲートG19は、
光トリガ用pチャンネル静電誘導ホトトランジスタ(1
)−ah、S rPT)TT20のドレイン及び、光ク
エンチ用p−ah、S I PT、QT21のソースに
接続されている。0丁016のカソードに18は、接地
されている。光トリガ用0−ch、5IPT  TT2
0のソースは正の電圧v5工22にバイアスされていて
、光トリガ用o−ah、5IPT  TT20のゲート
は、抵抗Rに24を介してVcTヵ26にバイアスされ
ている。光クエンチ用p −ah、 S I PTQT
21のドレインは負の電圧V、、23にバイアスされて
いて、光クエンチ用p−ch、5IPT  QT21の
ゲートは、抵抗R425を介して■。、27にバイアス
されている。光トリガ用p−ch、5IPT  TT2
0及び、光クエンチ用p−ch、5IPT  QT21
は、オプティカルゲインが大きいので、微弱な光パルス
で、大電圧、大電流をオン・オフすることができる。
第2図(b)は、第2図(a)に示す回路構成によるゲ
ート・ターン・オフ・サイリスタ(GTO)の光トリガ
・光クエンチ動作での、トリガ用光パルスLT30の駆
動波形vL工32及び、クエンチ用光パルスLQ31の
駆動波形VLQ33と、GTOのアノードA17の電位
波形■AK34を示している。
トリガ用光パルスLT30及び、クエンチ用光パルスL
Q31が切れている場合は、トリガ用p−ch、5IP
T  TT20及び、クエンチ用9−ch、5IPT 
 QT21のゲートは逆バイアスが加わり、トリガ用p
 −ah、 S I PTTT20及び、クエンチ用p
 −ah、 S I PTQT21は、オフ状態になる
様に、ゲート抵抗R,i、24、R,,25、ゲートバ
イアス電圧vIlxE26、V(、g27は、決められ
る。また、ゲート抵抗R轄24、RcT、25の値によ
り、トリガ用p −ah、 S (PT  TT20及
び、クエンチ用1) −ell、 S I PT QT
21のオプティカルゲインと動作速度が変わるので、G
TOl6の動作電圧、電流及び動作周波数によりゲート
抵抗RCTt24、Rcr、25は決められる。トリガ
用p−ch、S I PT  TT20にトリガ用光パ
ルスLT30が照射されると、トリガ用p −ch、 
5IPT  TT20は、低抵抗状態になりGTOl6
のゲートG19には正のバイアス電圧VSf。
22から正孔が供給され、ゲートG19の電位が正にバ
イアスされGTOl6はオンする。トリガ用光パルスL
T30が切れて、トリガ用p−ah、 S I PT 
 TT20がオフしても、ゲートG19にはアノード1
7から正孔が供給されてゲートG19は正にバイアスさ
れ続けるからGTOlはオン状態に保たれる。オン状態
においてクエンチ用p−ch、5IPT  QT21に
クエンチ用光パルスLQ31が照射されると、クエンチ
用p−ah、S tPT  QT21は低抵抗状態にな
り、ゲートG19は負のバイアス電圧V、、23によっ
て負にバイアスされ、ゲートG19から正孔が引き抜か
れGTOIはオフする。一度オフすれば、クエンチ用光
パルスLQ    ・31が切れて、クエンチ用p −
ah、 S I PTQT21が高抵抗状態になっても
、GTOIはオフ状態を保つ。以上のプロセスでGTO
l6を光のみでオン・オフすることができる。
第2図(a )のトリガ用p−ah、S I PTTT
20は、ノーマリオン型pチャンネルに限らず、ノーマ
リオフ型でもよいし、nチャンネルであってもよい。ク
エンチ用p−ch、5rPT  QT21も同様に、ノ
ーマリオフ型でもよいし、nチャンネルでもよい。ノー
マリオフ型5IPTを使用すれば、ゲート抵抗R吋24
、R25、ゲートバイアス電圧V  26、V6gCr
S                        
牡27は不必要になるので回路溝或は簡単になる第3図
は、第2図の回路構成のトリガ用p−ch、 S、I 
PT  TT 20のかわりにノーマリオフ型SIホト
サイリスタ(S I PThy、 >丁丁hy、39を
用いる回路構成を示す。第3図において、35はGTO
で、アノードA36は負荷抵抗R45を介して■/AK
50にバイアスされし ている。ゲートG38は、光トリガ用SIホトサイリス
タ(S [PThy、)TThy、39のソースと、光
トリガ用S I PThy、 39のゲート抵抗R,工
42、及び、光クエンチ用p −ah、 5IPT  
QT40のソースに接続されている。
GTO35のカソードに37は、接地されている。光ト
リガ用S I PThy、 TThy、 39のアノー
ドは、GTOのアノードA36に接続されていて、光ト
リガ用S I PThy、 TThy、 39のゲート
は、抵JAR,,42を介して光トリガ用S I PT
hy、 TThy、 39のソースに接続されている。
光クエンチ用0−ch、 S IPT  QT40のド
レインは負の電圧VD、 41にバイアスされていて、
光クエンチ用p −ch、 S I PTQT40のゲ
ートは、抵抗R,,,43を介して■(17,44にバ
イアスされている。しT51はトリガ用光パルス、LQ
52はクエンチ用光パルスである。第3図の回路構成で
は、光トリガ用光感応素子に高耐圧の素子を用いて、G
TO35のアノードA36−ゲートG38flに光トリ
ガ用光感応素子を接続できるので回路構成形式が簡単に
なる。RCr、42は、光トリガ用5IPThV、 T
Thy、 39の光感度を決めるとともに、光トリガ用
S I PThy、 TThy、 39の自己ターン・
オンを防ぐためのものである。第3図の回路構成におい
て、光クエンチ用p −ah、 S IPTは、ノーマ
リオン型でもノーマリオフ型でもよい。また、nチャン
ネルでもよい。さらにSIサイリスタを用いても可能で
ある。
第4図(a)は、第3図の回路構成の光クエンチ用p−
ch、S IPT  QT40のかわりにノーマリオフ
型SIホトサイリスタを用いる回路溝或例を示す。クエ
ンチ用光感応素子としてSrホトサイリスタを用いるこ
とにより、より大電流をスイッチングすることができる
。第4図(a)において、53はGTOで、アノードA
54は負荷抵抗RL65を介してV′AK66にバイア
スされている。ゲートG56は、光トリガ用S I P
Tl)y、 TThy、 57のソースと、光トリガ用
S r PThy、 57のゲート抵抗RCr工60及
び、光クエンチ用S I Thy、 QThy、 58
のアノードに接続されている。GTO53のカソードに
53は接地されている。光トリガ用SI PThy、 
TThy、 57のアノードは、GTOのアノードA5
4に接続されていて、光トリガ用S I PThy、 
TTby、 57のゲートは、抵抗R,i、60を介し
て光トリガ用S I PThy、 TThy、57のカ
ソードに接続されている。光クエ>チ用s E PTh
Y、 QThV、 58ノ、l/−トt、を負の電圧V
、59にバイアスされている。光クエンチ用S I P
Thy、 QThy、 58のゲートは、光クエンチ用
S I PThy、 QThy、 58を光トリガする
ためのp−ch、5IPT  TT’61のソースに接
続されている。p−Oh、5IPT  TT’61のド
レインは負のバイアス電圧V′ 62にバイアスされて
いる。p −ah、 S I)t PT  TT’61のゲートは、抵抗R2工64を介し
て■′cr工63にバイアスされている。LT67は、
トリガ用光パルス、LQ68はクエンチ用光パルス、L
T’はクエンチ用5IPThy。
QThy、58をトリガするp−ch、S I PTT
T’61に照射される光パルスである。第4図(b)に
は、光パルスLT67、LQ68、しT′69のそれぞ
れの駆動波形v 70、vLT LaI3、■、1′71及び、GTO53のアノードA
54の電位波形■AK73を示している。第2図、第3
図の光パルス駆動波形との違いは、光クエンチ用S I
 PThy、 QThy、 58をクエンチするための
p−ch、 S I PTに照射する光パ/L/スLT
’ 69(7)駆動波形vLv’が、vLTと同じタイ
ミングで加えられていることである。クエンチ用光パル
スLQ68によりオン状態にあるクエンチ用S I P
Thy、 QThy、 58をオフさせるために、TT
’61は用いられている。
第5図は、第2図の回路構成例の光クエンチ用p−ch
、5IPT  QT21を増幅ゲート方式で駆動する回
路構成例で、クエンチ速度を速くできる。第5図におい
て、74はGTOで、アノード△75は負荷抵抗RL9
0を介して”AK91にバイアスされている。ゲートG
77は、光トリガ用1)−ah、S IPT  TT7
8のドレイン及び、光クエンチ用p−ch、5IPT 
 QT79のソースに接続されている。GTO74のカ
ソードに76は接地されている。光トリガ用p−ch、
S I PT  TT78のソースは、正゛の電圧V、
t80にバイアスされている。光トリガ用p−ch、5
IPT  TT78のゲートは、抵抗Rrr、82を介
してV、、 84にバイアスされている。光クエンチ用
p−c11.SIT  QT79のドレインは、負の電
圧VD、81にバイアスされている。光クエンチ用p−
ch、5ITQT79のゲートは、抵抗R(、y83を
介してV6y85にバイアスされていると共に、QT7
9をドライブするためのp −ch、 S I P T
  Q T、−’86のソースに接続されている。QT
’86のドレインは、V籠87にバイアスされていて、
QT’86のゲートは抵抗R′o、88を介してVIC
T、89にバイアスされている。しT92は、トリガ用
光パルス、LQ93はクエンチ用光パルスである。LT
92、LQ93は、第2図(aのLT30SLQ31と
同じタイミングで駆動される。LQ93がQT’86に
照射されていない状態では、Q丁′86はオフ状態にあ
るので、QT79のゲートは、RCT、83を介した正
の電圧VcTy85により正にバイアスされ、QT79
はオフしている。LQ93がQT’86に照射されると
、QT’86はオン状態になり、QT79のゲートはv
、、、87によってやや負の電圧にバイアスされ、Q 
T 79.はオンする。
QT79がオンすることによりGTO74はオフされる
。第5図の回路構成では、QT79は、GTO74をオ
フするためのゲート電流を流すために大面積化が必要で
あるため、QT79を直流光で駆動するには時間がかか
る。−50丁′86はQT79を駆動するための小さな
電流を供給するだけでよいから小面積化ができて高速に
光で駆動できる。高速なp 7C11,S r PTに
より光クエンチ用o −ch、 S IT  QT79
がドライブされるから、第5図の回路構成では高速光ク
エンチが実現できる。
第6図(a )は、第4図(a )の回路構成の光クエ
ンチ用S I PThy、 QThy、 58を光で直
接トリガするかわりに、p −ch、 S I PTQ
T′102を用いて増幅ゲート方式でトリガすることに
より高速光クエンチを実現できる回路構成を示す。第6
図<a >において94はGToで、アノードA95は
負荷抵抗R,110を介して”AKl 11にバイアス
されている。ゲートG97は、光トリガ用S I PT
hy、 TThy98のカソードと抵抗R,ヵ101、
及び光クエンチ用S I Thy、 Q Thy、 9
9のアノードに接続されている。光トリガ用5fPTh
y、98のアノードはGTO94のアノードA94に接
続されていて、光トリガ用5IPThy、98のゲート
は抵抗R6エ101を介して光トリガ用5IPThy、
98のカソードに接続されている。
光クエンチ用S I Thy、 QThy、 99のカ
ソードは負の電圧VsL?f100にバイアスされてい
る。光クエンチ用S I Thy、 QThy、 99
のゲートは、QThy、99をトリガするための5IP
T  QT’102のドレイン及びQThy、99をク
エンチするための5IPT  TT’103のソースに
接続されている。QT’のソースはV′!Hy104に
バイアスされていて、QT  ’t。
2+7)ゲートはR’  106を介bTV’、410
8に=バイアスされている。TT’のドレインは■宜1
05にバイアスされていてTT’のゲートはR′、Li
O2を介してVθル109にバイアスされている。LT
112はトリガ用光パルス、LQ′はQT’102をト
リガするための光パルス、LT’114はTT’103
をトリガするための光パルスである。第6図(b)には
、LT112、LQ113、LT’ 114のそれぞれ
の駆動波形vLT、v/L7、VLQとGTOのアノー
ド電位波形VAK118を示している。第6図(a)に
おイTQ ’rhy、 99 ハ、高速(7)I) −
ch。
5IPT Q丁′102によってトリガされ、QThy
、99がトリガされることによりGTO94はクエンチ
れるから、高速クエンチが実現できる。
第7図(a )、(b)は、光トリが、光クエンチ用回
路として、相補形MO8SIT(0MO85IT)と接
合形5IPTの混合回路を用いる実施例を示す。低消費
電力のCMO3SITと高光感度の5TPTを組み合わ
せることにより微弱な光パワーで光トリガ、光クエンチ
動作が実現できる。
第7図(a)r、GTO200(7)7/−ドA2o1
は負荷抵抗RL214を介してV2に215にバイアス
されていて、カソードに202は、接地されている。G
TO200のゲートG203は、p −ch、 fvl
O8’204とn −ch、 MOS205で構成され
るCMOSインバータの出力に接続されている。p−c
h、 MOS 204のソースはVt、208にバイア
スされていて、ローch、 MOS 205のソースは
V、209にバイアスされている。CMOSインバータ
の入力は、光トリガ用p−ch、sIP下 TT207
のソース及び光クエンチ用p−ch、S I PTQT
206のドレインに接続されている。TT207のドレ
インは、V、209にバイアスざレテイテ、TT207
のゲートはR,t、211を介してV(、,213にバ
イアスされている。QT206のソースは、Vz208
にバイアスされていて、QT206のゲートはR,、2
10を介してV(,3212にバイアスされている。L
T217は、トリガ用光パルス、LQ216は、クエン
チ用光パルスを示している。第7図(b)は、LT21
7、LQ216のそれぞれの駆動パルス波形■LT21
8、VLQ219とGTO2OOのアノード電位波形V
^に220を示している。
GTO200が、V録215をブロックしている状態で
、TT207にLT217が照射されると、CMOSイ
ンバータの入力は、v、 209によって負にバイアス
され、l)−ch0MO8204はオンしてn−ch、
MOS205はオフする。このためGTO200のゲー
トG203は、正の電圧V1208にバイアスされGT
0200は、オンする。
次にGTO200がオンしている状態で、QT206に
LQ216が照射されると、CMOSインバータの入力
は、V工208によって正にバイアスされ、p−ch0
MO3204はオフしてn −ah、 MOS 205
はオンする。このためGTO200のゲートG203は
、負の電圧V、209にバイアスされGTO200はオ
フする。CMOSインバータを駆動するには、p−ch
、MOS204、n−ch、MOS205(7)ゲート
MOSキャパシタを充放電するだけのキャリアしか必要
としないので、第7図<a >、(b )の動作方式で
は、微弱光での動作が実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の実施態様のうち、最も基本的な部
分であるところの第2図(a)、(b)の実施例の実験
結果を説明する。
第8図は、第2図(a )、(b)の回路構成と光パル
スによる動作波形であり、GTOのアノード電位波形■
 、アノード電流波形Iヤ、Aに トリガ用光パルスの動作波形LT、及びクエンチ用光パ
ルスの駆動波形LQを示している。400V、10Aの
スイッチングを行なっている。回路の各パラメータは、
Vs□−4,5■、■txt、−1OV、R,、=10
0にΩ、v、、=−i。
V、V(2,−4,0V、R,、−IMΩ、LTlLQ
の光強度は約15m W/cm”である。光源には波長
880 nmの発光ダイオードを用いた。第9図は、G
TOのスイッチング波形の説明図である。トリガ用光パ
ルスが入ってからアノード電圧波形VAに123が全体
の90%になるまでを下don126.90%から10
%に変化する時間をTr127、クエンチ用光パルスが
入ってからアノード電圧波形■AK123が全体の10
%になるまでをTdorf、 10%からアノード電圧
波形の変曲点までをTf129、変曲点から90%に変
化する時間をTt+130とする。
第10図は、第2図(a )、(b)の回路格成と光パ
ルスによる動作での、ターン・オン応答速度のトリガ用
光パルスの光強度PLT(mW/cm”)依存性の実験
結果を示す。又、@11図には、ターン・オフ応答速度
のクエンチ用光パルスの光強度P LQ (III W
/ am ” )依存性の実験結果を示す。回路パラメ
ータは第7図の条件と同じである。PLT−9,5m 
W/cm”、PLQ−9,5m W/cm”においては
、ターン・オン時間2.9μsec 1ターン・オフ時
間4.6μsecで400V、IOAのスイッチングが
実説できている。
この実験結果かられかることは、400V。
10Δが光だけでスイッチされていることであり、他の
実施例についても同様な結果が1qられる。
以上説明した実施例は、個別部品で構成されてもよいし
、又1本発明の実施例を(&成するサイリスタ、トラン
ジスタの一部もしくは全部が同一半導体基板上に集積化
されていてもよい。
本発明による光トリガ・光クエンチゲート・ターン・オ
フ・サイリスタを用いれば光だけで直交変換が実現でき
る。制御回路が電気的に完全に分離されることにより耐
雑音性が改善され、部品数も少なくできる。大電力の直
交変換装置等への利用が考えられ、工業的価値が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明による光トリガ・光クエンチGT
Oの回路構成例、第1図(b )は第1図<a )の回
路を駆動するための光パルス、及び動作波形、第2図(
a )は本発明による光トリガ・光クエンチGTOでト
リガ用光感応素子、及びクエンチ用光感応素子としてS
IP丁を用いる回路例、第2図(b)は第2図(a )
の回路を駆動するための光パルス及び動作波形、第3図
は本発明による光トリガ・光クエンチGTOで、トリガ
用光感応素子として5IPThy、を用い、クエンチ用
光感応素子として5IPTを用いる回路例、第4図(a
 )は本発明による光トリガ・光クエンチGTO7、ト
リガ用光感応素子として5IPThy、を用い、クエン
チ用光感応素子として5rprhy、と5IPTを用い
る回路例、第4図(b)は第4図(a)の回路を駆動す
るための光パルス及び動作波形、第5図は本発明による
光トリガ・光クエンチGTOで、トリガ用光感応素子と
して5IPTを用い、クエンチ用回路として、SITと
そのSITをドライブするための5IPTを用いる回路
例、第6図<a )は本発明による光トリガ・光クエン
チGTOで、トリガ用光感応水子として5IPThy、
を用い、クエンチ用回路として5IThy、とその5I
Thy、をドライブするための5IPTと、クエンチす
るためのSIP王を用いる回路例、第6図(b )は第
6図(a)の回路を駆動するための光パルス及び動作波
形、第7図<a >は本発明による光トリガ・光クエン
チGTOで、GTOのゲートの制御回路トシテ、MOS
  SITと接合形5IPTの混成回路を用いる回路例
、第7図(b)は第7図(a )を駆動するための光パ
ルス及び動作波形、第8図は第2図の実施例の実験結果
(1)、第9図は光パルスと動作波形の説明図、第10
図は第2図の実施例の実験結果(2)、第11図は第2
図の実施例の実験結果(3)である。 1.16.35.53.74.94.2o○・・・ゲー
ト・ターン・オフ・サイリスタ(GTO)、2.17.
36.54.75.95.201・・・GTOのアノー
ド、3.18.37.55.76.96.202−G 
T O(7) 力’/ −1’、4.19.38.56
.77.97.203・・・GTOのゲート、5・・・
光トリガ用光感応素子、6・・・光クエンチ用光感応素
子、20.61.78.103.207・・・光トリガ
用pチャンネル静電誘導ホトトランジスタ(1) −c
h、 S r PT)、21.40,86.102.2
06・・・光クエンチ用pチャンネル静電誘導ホトトラ
ンジスタ(p −ah、 S r PT) 、79・・
・光クエンチ用pチャンネル静電誘S1−ランジスタ(
p −ch、 S IT)、39.57.98・・・光
トリガ用静電誘導ホトサイリスタ(S I PThy、
  ) 、58・・・光クエンチ用静電誘導ホトサイリ
スク(SIPThy、)、99・・・光クエンチ用静電
誘導サイリスタ(S [Thy、) 、204・・・光
トリガ用pチャンネルMO8形静電誘導1−ランジスタ
(p −ch。 MOS  S IT)、205・・・光クエンチ用nチ
ャンネルMO8形静電誘導トランジスタ(n −ch、
MOS  S IT) 、9.30.51.67.69
.92.112.114.217・・・トリガ用光パル
ス、10.31.52.68.93.113.216・
・・クエンチ用光パルス。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲート・ターン・オフ・サイリスタとそのゲート
    に接続された第一及び第二の光感応素子と、第一の光感
    応素子へ第一の光信号を照射する光源及び伝送媒体手段
    と第二の光感応素子へ第二の光信号を照射する光源及び
    伝送媒体手段とから構成され、第一の光信号によって該
    ゲート・ターン・オフ・サイリスタがターン・オンされ
    、第二の光信号によって該ゲート・ターン・オフ・サイ
    リスタがターン・オフされることを特徴とする光トリガ
    ・光クエンチゲート・ターン・オフ・サイリスタ。
  2. (2)第一及び第二の光感応素子がそれぞれ、第一及び
    第二の静電誘導ホトトランジスタで構成されたことを特
    徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の光トリガ・光
    クエンチゲート・ターン・オフ・サイリスタ。
  3. (3)第一の光感応素子が静電誘導ホトサイリスタ、第
    二の光感応素子が静電誘導ホトトランジスタで構成され
    たことを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の光
    トリガ・光クエンチゲート・ターン・オフ・サイリスタ
  4. (4)ゲート・ターン・オフ・サイリスタとそのゲート
    の接続された第一及び第二の光感応素子と、さらに第二
    の光感応素子の制御電極に接続された第三の光感応素子
    と、第一及び第三の光感応素子へ第一及び第三の光信号
    をほぼ同時に照射する複数もしくは単一の光源及び伝送
    媒体手段と、第二の光感応素子へ第二の光信号を照射す
    る光源及び伝送媒体手段とから構成され、第一及び第三
    の光信号によって該ゲート・ターン・オフ・サイリスタ
    がターン・オンされ、第二の光信号によって該ゲート・
    ターン・オフ・サイリスタがターン・オンされることを
    特徴とする光トリガ・光クエンチゲート・ターン・オフ
    ・サイリスタ。
  5. (5)第一および第二の光感応素子がそれぞれ第一及び
    第二の静電誘導ホトサイリスタ、第三の光感応素子が静
    電誘導ホトトランジスタで構成されたことを特徴とする
    前記特許請求の範囲第4項記載の光トリガ・光クエンチ
    ゲート・ターン・オフ・サイリスタ。
  6. (6)ゲート・ターン・オフ・サイリスタとそのゲート
    に接続された第一の光感応素子と、さらに該ゲート・タ
    ーン・オフ・サイリスタのゲートに接続された別の増幅
    素子と、その増幅素子のゲートに接続された第二の光感
    応素子と、第一の光感応素子へ第一の光信号を照射する
    光源及び伝送媒体手段と、第二の光感応素子へ第二の光
    信号を照射する光源及び伝送媒体手段とから構成され、
    第一の光信号によって該ゲート・ターン・オフ・サイリ
    スタが、ターン・オンされ、第二の光信号によって該ゲ
    ート・ターン・オフ・サイリスタがターン・オフされる
    ことを特徴とする光トリガ・光クエンチゲート・ターン
    ・オフ・サイリスタ。
  7. (7)第一の光感応素子が第一の静電誘導ホトトランジ
    スタ、第二の光感応素子が第二の静電誘導ホトトランジ
    スタ、前記増幅素子が静電誘導トランジスタで構成され
    たことを特徴とする前記特許請求の範囲第6項記載の光
    トリガ・光クエンチゲート・ターン・オフ・サイリスタ
  8. (8)ゲート・ターン・オフ・サイリスタとそのゲート
    に接続された第一の光感応素子とさらに該ゲート・ター
    ン・オフ・サイリスタのゲートに接続された別の増幅素
    子と、その増幅素子のゲートに接続された第二及び第三
    の光感応素子と、第一及び第三の光感応素子へ第一及び
    第三の光信号をほぼ同時に照射する複数もしくは単一の
    光源及び伝送媒体手段と、第二の光感応素子へ第二の光
    信号を照射する光源及び伝送媒体手段とから構成され、
    第一及び第三の光信号によって該ゲート・ターン・オフ
    ・サイリスタがターン・オンされ、第二の光信号によっ
    て該ゲート・ターン・オフ・サイリスタがターン・オフ
    されることを特徴とする光トリガ・光クエンチゲート・
    ターン・オフ・サイリスタ。
  9. (9)第一の光感応素子及び増幅索子がそれぞれ静電誘
    導ホトサイリスタ、静電誘導サイリスタで構成され、第
    二及び第三の光感応素子がそれぞれ静電誘導ホトトラン
    ジスタで構成されたことを特徴とする前記特許請求の範
    囲第8項記載の光トリガ・光クエンチゲート・ターン・
    オフ・サイリスタ。
  10. (10)ゲート・ターン・オフ・サイリスタと、そのゲ
    ートに接続された第一及び第二の増幅素子と、該第一及
    び第二の増幅素子のゲートに接続された第一及び第二の
    光感応素子と、第一の光感応素子へ第一の光信号を照射
    する光源及び伝送媒体手段と、第二の光感応素子へ第二
    の光信号を照射する光源及び伝送媒体手段とから構成さ
    れ、第二の光信号によってゲート・ターン・オフ・サイ
    リスタがターン・オンされ、第一の光信号によって該ゲ
    ート・ターン・オフ・サイリスタがターン・オフされる
    ことを特徴とする光トリガ・光クエンチゲート・ターン
    ・オフ・サイリスタ。
  11. (11)第一の増幅素子がpチャンネルMOS形静電誘
    導トランジスタ、第二の増幅素子がnチャンネルMOS
    形静電誘導トランジスタ、第一及び第二の光感応素子が
    静電誘導ホトトランジスタで構成されたことを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第10項記載の光トリガ・光クエ
    ンチゲート・ターン・オフ・サイリスタ。
JP17573384A 1984-08-22 1984-08-22 光トリガ・光クエンチゲ−ト・タ−ン・オフ・サイリスタ Pending JPS6154870A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008073524A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Prince Sports Inc 単独の中空プライマリ管を有する複合バット

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58204619A (ja) * 1982-05-24 1983-11-29 Toshiba Corp 直列接続したgtoのゲ−ト駆動方式

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