JPWO2008142796A1 - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

光ゲート信号（Ｌ１〜Ｌｎ）により点弧される光直接点弧サイリスタ（１１〜１ｎ）と、前記光直接点弧サイリスタ（１１〜１ｎ）に接続され、前記光ゲート信号（Ｌ１〜Ｌｎ）を伝送するための第１の光ファイバ（２１ａ〜２ｎａ）と、前記第１の光ファイバ（２１ａ〜２ｎａ）を延長するための第２の光ファイバ（２１ｂ〜２ｎｂ）と、前記第１の光ファイバ（２１ａ〜２ｎａ）と前記第２の光ファイバ（２１ｂ〜２ｎｂ）とを接続し、前記第２の光ファイバ（２１ｂ〜２ｎｂ）から出力される前記光ゲート信号（Ｌ１〜Ｌｎ）を、前記第１の光ファイバ（２１ａ〜２ｎａ）に入力する光ファイバ間中継手段（５１〜５ｎ）とを備えた半導体装置。

Description

本発明は、光直接点弧サイリスタを備えた半導体装置に関する。
近年、光直接点弧サイリスタを用いて半導体装置を構成することが知られている。例えば、冷却用フィンと光直接点弧サイリスタとを交互に接合させた構造体を備えた半導体装置がある。
しかしながら、上述のような半導体装置は、光ファイバの光直接点弧サイリスタとの接続側が構造的に埋め込まれることが多い。よって、半導体装置は、光直接点弧サイリスタから光ファイバが引き出された状態になる。光ファイバは、その材質の性質上、取り扱いに充分に注意をする必要がある。そのため、このような半導体装置は、製造、組立、又は解体などの作業をする上で、引き出された状態の光ファイバにより、取り扱いに不便を生じる。特に、半導体装置は、高電圧部に設置されるほど光ファイバの長さは長くなる。光ファイバの長さが長くなると、半導体装置は、より取り扱い難くなる。
また、光ファイバが損傷した場合、光ファイバを交換しなければならない。しかし、光ファイバの一端が半導体装置に構造的に埋め込まれている場合、光ファイバを交換するには、半導体装置を分解する必要がある。
このように、光直接点弧サイリスタを備えた半導体装置は、光直接点弧サイリスタに接続する光ファイバにより、取り扱いに不便を生じることが多い。
本発明の目的は、光直接点弧サイリスタを備えた半導体装置において、光ファイバによる取り扱いの不便さを軽減することのできる半導体装置を提供することにある。
本発明の第１の局面は、光ゲート信号により点弧される光直接点弧サイリスタと、前記光直接点弧サイリスタに接続され、前記光ゲート信号を伝送するための第１の光ファイバと、前記第１の光ファイバを延長するための第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを接続し、前記第２の光ファイバから出力される前記光ゲート信号を、前記第１の光ファイバに入力する光ファイバ間中継手段とを備えた半導体装置である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す構成図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す外観図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の光ファイバの接続状態を示す構成図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す構成図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の光ファイバの接続状態を示す構成図である。
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１の構成を示す構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１の構成を示す外観図である。なお、図中において、同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
半導体装置１は、直列に接続されたｎ個の光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎと、各光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎにそれぞれ光ゲート信号Ｌ１〜Ｌｎを入力するための光ファイバ２１ａ〜２ｎａと、各光ファイバ２１ａ〜２ｎａをそれぞれ延長するための光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂと、光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂの入力側に接続されたゲート発生器４と、各光ファイバ２１ａ〜２ｎａにそれぞれ光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂを接続するための中継部５１〜５ｎと、各光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎとそれぞれ接合された冷却フィン６１〜６ｎとを備えている。ここで、ｎは、１以上の整数を表しているが、図中においては、各構成要素の図示を適宜省略している。
各光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎと各冷却フィン６１〜６ｎとを交互に接合することにより、構造体を構成している。構造体には、光ファイバ２１ａ〜２ｎａがそれぞれ光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎに接続されている。このため、光ファイバ２１ａ〜２ｎａの光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎとの接続部分は、構造体に埋もれている。光ファイバ２１ａ〜２ｎａは、光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂとの接続をし易くするために、構造体から一端が引き出されている。
光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎは、光信号により直接点弧されるサイリスタである。光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎは、光ゲート信号Ｌ１〜Ｌｎに応じて、スイッチング（駆動）する。
光ファイバ２１ａ〜２ｎａ及び光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂは、光ゲート信号の通信をするためのケーブルである。光ファイバ２１ａ〜２ｎａは、光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎのゲートに接続されている。光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂは、それぞれゲート発生器４に接続されている。光ファイバ２１ａと光ファイバ２１ｂは、同じ径のケーブルである。光ファイバ２１ａ〜２ｎａの長さは、光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂとの接続をする部分が構造体から出ていれば、なるべく短くてよい。
ゲート発生器４は、光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎをそれぞれスイッチング（点弧）するための光ゲート信号Ｌ１〜Ｌｎを発生させる機器である。
中継部５１〜５ｎは、光ファイバ２１ａ〜２ｎａと２１ｂ〜２ｎｂとをそれぞれ接続する部品である。中継部５１〜５ｎは、光ファイバ２１ａ〜２ｎａ及び光ファイバ２１ａ〜２ｎａと容易に着脱可能な構造になっている。
冷却フィン６１〜６ｎは、光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎにより発生した熱を放熱するためのヒートシンクである。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置１の光ファイバ２１ａ，２１ｂの接続状態を示す構成図である。ここでは、光ファイバ２１ａ，２１ｂとの接続状態を示しているが、他の光ファイバの接続状態も同様である。
光ファイバ２１ａ及び光ファイバ２１ｂは、中継部５１により接続されている。半導体装置１の製造、組立又は解体などの作業を行う場合は、中継部５１から光ファイバ２１ａ又は光ファイバ２１ｂを外す。これにより、構造体に接続されている光ファイバの長さを短くすることができるため、構造体を取り扱い易くなる。
本実施形態によれば、中継部５１〜５ｎを設けることにより、光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎに接続される光ファイバ２１ａ〜２ｎａの長さを短くすることができる。これにより、構造体から引き出された光ファイバ２１ａ〜２ｎａの取り扱いが容易になり、半導体装置１の製造、組立又は解体などの作業を容易にすることができる。特に、光直接点弧サイリスタ１１〜１ｎと冷却フィン６１〜６ｎとの接合作業などにおいて、構造体が取り扱い易くなる。また、光ファイバ２１ａ〜２ｎａの長さを短くすることにより、なるべく光ファイバ２１ａ〜２ｎａへの損傷の可能性を低減することができる。光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂの損傷であれば、半導体装置１を分解することなく、容易に交換することができる。
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ａの構成を示す構成図である。
半導体装置１Ａは、第１の実施形態に係る半導体装置１の変形形態であり、中継部５１〜５ｎを中継部５１Ａ〜５ｎＡに代え、光ファイバ２１ａ〜２ｎａを光ファイバ２１ａ１〜２ｎａ１に代えた点以外は、同様の構成である。
光ファイバ２１ａ１〜２ｎａ１は、光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂよりも径が太くなっている。
中継部５１Ａ〜５ｎＡは、一方を、光ファイバ２１ａ１〜２ｎａ１を接続するための形状とし、もう一方を、光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂを接続するための形状としている。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置１Ａの光ファイバ２１ａ１，２１ｂの接続状態を示す構成図である。ここでは、光ファイバ２１ａ１と光ファイバ２１ｂとの接続状態を示しているが、他の光ファイバの接続状態も同様である。
光ファイバ２１ａ１及び光ファイバ２１ｂは、中継部５１Ａにより接続されている。半導体装置１の製造、組立又は解体などの作業を行う場合は、中継部５１Ａから光ファイバ２１ａ１又は光ファイバ２１ｂを外す。これにより、構造体に接続されている光ファイバの長さを短くすることができるため、構造体を取り扱い易くなる。
本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
光直接点弧サイリスタ１１を駆動するには、単に「０」、「１」の信号を伝達するだけではなく、駆動するための光パワーの伝達も必要となる。従って、光ファイバ２１ａ１と光ファイバ２１ｂとの接合面での光ゲート信号Ｌ１の光パワーの減衰を抑えることが重要となる。そこで、光ファイバ２１ａ１〜２１ｎ１の径の太さを光ファイバ２１ｂ〜２ｎｂよりも太くしている。このため、光ファイバ２１ａ１の接合面は、光ファイバ２１ｂの接合面よりも広くなる。よって、光ファイバ２１ｂから出力される光ゲート信号Ｌ１が中継部５１Ａで拡がっても、光ファイバ２１ａ１に伝達される光ゲート信号Ｌ１（光パワー）の減衰を抑えることができる。同様の構成により、光ゲート信号Ｌ１〜Ｌｎの減衰を抑えることができる。
なお、各実施形態では、１相分の回路を構成する半導体装置について説明したが、これに限らない。３相分の回路を構成する半導体装置（電力変換装置）としてもよいし、電力変換装置以外の半導体装置であってもよい。これらの構成についても、各実施形態と同様の構成とすることで、各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明によれば、光直接点弧サイリスタを備えた半導体装置において、光ファイバによる取り扱いの不便さを軽減することのできる半導体装置を提供することができる。

Claims (8)

  1. 光ゲート信号により点弧される光直接点弧サイリスタと、
    前記光直接点弧サイリスタに接続され、前記光ゲート信号を伝送するための第１の光ファイバと、
    前記第１の光ファイバを延長するための第２の光ファイバと、
    前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとを接続し、前記第２の光ファイバから出力される前記光ゲート信号を、前記第１の光ファイバに入力する光ファイバ間中継手段と
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記光直接点弧サイリスタから発生する熱を放熱させる放熱手段
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記第１の光ファイバは、前記第２の光ファイバよりも径を太くしたこと
    を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記第２の光ファイバと接続され、前記光ゲート信号を発生する光ゲート信号発生手段
    を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  5. 直列に接続され、光ゲート信号により点弧される複数の光直接点弧サイリスタと、
    前記各光直接点弧サイリスタに接続され、前記各光ゲート信号を伝送するための複数の第１の光ファイバと、
    前記各第１の光ファイバを延長するための複数の第２の光ファイバと、
    前記各第１の光ファイバと前記各第２の光ファイバとを接続し、前記各第２の光ファイバから出力される前記各光ゲート信号を、前記各第１の光ファイバに入力する複数の光ファイバ間中継手段と
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
  6. 前記各光直接点弧サイリスタから発生する熱を放熱させる複数の放熱手段
    を備えたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記各第１の光ファイバは、前記各第２の光ファイバよりも径を太くしたこと
    を特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  8. 前記各第２の光ファイバと接続され、前記各光ゲート信号を発生する光ゲート信号発生手段
    を備えたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
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