｛産業上の利用分野】この発明は、バルスレーザ装置等に使用されるパルス発
生回路の一部を構或する高電圧１高電流用の半導体スイ
ッチ装置に関するものである。[Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor switch device for high voltage and high current, which constitutes a part of a pulse generation circuit used in a pulse laser device or the like.
第７図は、例えば「コッパー ペーパー レーザーズ
カム オブ エイジ（レーザー フォーカス，７月号，
１９８２年） ＣＯＰＰＥＲ ＶＡＰＯＲ ＬＡＳＥ
ＲＳ ＣＯＭＥＯＰ ＡＧＥ（ＬＡＳＥＲ ＦＯＣＵＳ
， ＪＵＬＹ， １９８２）Ｊに記載された、従来の銅
蒸気レーザ装置用のパルス発生回路を示す回路図であり
、図において１は高圧の直流電源、２は充電用のりアク
トル、３は充電用のダイオード、４は充放電を行うコン
デンサ、５は充電用の抵抗、６は放電用のサイラトロン
スイッチ、７はレーザチューブである。次に動作について説明する。直流電源１から発生される高圧電圧（数ＫＶ一・・数十
ＫＶ）は、リアクトル２、ダイオー ド３及び抵抗５を
通って、コンデンサ４に充電される。次に、サイラ１・
ロンス・イッチ６のグリ・・ノドに導通信号が加えられ
て、このサイラトロンスイッチ６が導通すると、コンデ
ンサ４に蓄えられた電圧は、サイラトロンスイッチ６を
通りレーザチューブ７にパルス電圧として印加される。その際、レーザチューブ７のインピーダンスは抵抗５の
抵抗値より大幅に小さくなるため、サイラト口ンスイッ
チ６に流れる電流は、主としてレーザチューブ７に流れ
る。これにより、レーザチューブ７が励起され、レーザ
発振を生ずる。一般に銅蒸気レーザ装置の場合、より急峻なパルス電圧
をレーザチューブ７に印加すれば、より高いレーザ出力
が得られるので、スイッチとして使用されるサイラトロ
ンスイッチ６には数１０ｎｓｅｃのスイッチングが要求
される。Figure 7 shows, for example, "Copper Paper Lasers"
Come of Age (Laser Focus, July issue,
1982) COPPER VAPOR LASE
RS COMEOP AGE (LASER FOCUS
, JULY, 1982) is a circuit diagram showing a conventional pulse generation circuit for a copper vapor laser device, as described in J. In the figure, 1 is a high-voltage DC power supply, 2 is a charging glue actor, and 3 is a charging glue actor. A diode, 4 a capacitor for charging and discharging, 5 a charging resistor, 6 a thyratron switch for discharging, and 7 a laser tube. Next, the operation will be explained. A high voltage (several kilovolts to tens of kilovolts) generated from a direct current power source 1 passes through a reactor 2, a diode 3, and a resistor 5, and is charged to a capacitor 4. Next, Saira 1.
When a conduction signal is applied to the green throat of the long switch 6 and the thyratron switch 6 becomes conductive, the voltage stored in the capacitor 4 passes through the thyratron switch 6 and is applied to the laser tube 7 as a pulse voltage. At this time, since the impedance of the laser tube 7 becomes significantly smaller than the resistance value of the resistor 5, the current flowing to the silat mouth switch 6 mainly flows to the laser tube 7. This excites the laser tube 7 and causes laser oscillation. Generally, in the case of a copper vapor laser device, a higher laser output can be obtained by applying a steeper pulse voltage to the laser tube 7, so the thyratron switch 6 used as a switch is required to perform switching of several tens of nanoseconds.
従来の銅蒸気レーザ装置等に用いられたパルス発生回路
は以上のように構威されているので、レーザチューブ７
に供給するパルス電圧をより急峻にしてレーザ効率のア
ップを図るため、パルス発生回路に使用されるスイッチ
には、大電力用で数ｌＱｎｓｅｃでスイッチングオンが
可能なサイラトロンスイッチ６が用いられているが、サ
イラトロンスイッチ６は真空管であるため、有限の寿命
を持ち、頻繁に交換する必要があり、またサイラトロン
スイッチ６は手作り品であるため、レーザ効率に影響す
る電流の立ち上がりやスイッチング時間に個々のバラツ
キがあり、品質の安定性や信頼性を損ねる等の問題点が
あった。この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、寿命が半永久的で、また安定性，信頼性を向
上させることのできる、パルス発生回路に用いて好適な
半導体スイッチ装置を得ることを目的とする。Since the pulse generation circuit used in conventional copper vapor laser equipment etc. is configured as described above, the laser tube 7
In order to increase the laser efficiency by making the pulse voltage supplied to the laser more steep, a thyratron switch 6 is used as the switch used in the pulse generation circuit, which is designed for high power and can be turned on in several lQnsec. Since the thyratron switch 6 is a vacuum tube, it has a finite lifespan and must be replaced frequently.Also, since the thyratron switch 6 is a handmade product, there are individual variations in current rise and switching time that affect laser efficiency. There were problems such as loss of quality stability and reliability. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a semiconductor switch device suitable for use in a pulse generation circuit, which has a semi-permanent life and can improve stability and reliability. The purpose is to obtain.
この発明に係る半導体スイッチ装置は、互いに直並列接
続された複数個の半導体スイッチを、絶縁体から成る第
１の筒体の外周面に配すると共に、各半導体スイッチの
直列回路の一端を、上記第１の筒体の内部に設けた導電
体から成る第２の筒体に接続し、さらに第１及び第２の
筒体との間又は第１の筒体に冷却室を設け、この冷却室
に冷却液の入口管及び出口管を設けたものである。In the semiconductor switch device according to the present invention, a plurality of semiconductor switches connected in series and parallel to each other are disposed on the outer peripheral surface of a first cylindrical body made of an insulator, and one end of the series circuit of each semiconductor switch is connected to the The first cylinder is connected to a second cylinder made of a conductor provided inside the first cylinder, and a cooling chamber is provided between the first and second cylinders or in the first cylinder. A cooling liquid inlet pipe and an outlet pipe are provided in the pipe.
この発明における半導体スイッチ装置は、第２の筒体に
より、各半導体スイッチから見た回路のインダクタンス
が均等になり、従って、電流分布が均等になり、良好な
スイッチング特性が得られると共に、冷却室の冷却液に
より、半導体スイッチの温度上昇を防ぐことができる。In the semiconductor switch device according to the present invention, the second cylindrical body equalizes the inductance of the circuit seen from each semiconductor switch, so that the current distribution becomes equal, and good switching characteristics are obtained. The coolant can prevent the temperature of the semiconductor switch from rising.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
〜４図はこの発明の第１の実施例を示すもので、第７図
と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。第４図において、８は複数個の半導体スイッチで、この
実施例においてはＦＥＴ（電界効果トランジスタ）８が
用いられている。これらのＦＥＴ８は、ｎ個のＦ Ｅ
Ｔ’ ８のドし・イン端子Ｄとソース端子Ｓとが互いに
接続されて成る複数の直列回路が、ダイオード３とコン
デンサ４の接続点と直流電ａｔとの間に並列に接続され
ると共に、さらに各ＦＥＴ８の１個づつが並列に接続さ
れて成る直並列回路を構戒している。９，〜９７は導通
信号の人力端子であり、ＦＥＴ８のｎ個の並列回路にお
ける各ＦＥＴ８のゲート端子Ｇに共通に接続されている
。第１〜３図において、、 ＩＯは絶縁体から成る円筒状
の第１の筒体、】■は第１の筒体１０の内部に同軸的に
所定間隔を以って配された導電体から成る円筒状の第２
の筒体、↓２は第１及び第２の筒体１０．ｌ．ｌの一端
面に設けられた短絡リング４，１３．ｉ４は第１の筒体
１ ０の端部外側に所定間隔を以って配されたリング状
の導電体から成るコンデンサの支持リングで、それぞれ
互いに向い合うフランジ３．３ａ，１．４ａを有してい
る。４ａは上記フランジ１．３ａ，１４ａに両端を接続
されて支持されることにより、互いに並列に接続された
複数個のコンデ冫り゛で、全体として第４図の大容量コ
ンデンサ４を構戒する。１５は支持リングｌ４に接続さ
れた端子、１６は第２の筒体１１に接続された端子であ
ど！２上記第１の筒体１０の外Ｐ．ｒｌ面には、第４図におけ
る複数のＦＥＴ８が九いに直並列に接続されて配されて
いる。第１の筒体１０の軸方向に沿ってｎ個のＦ Ｅ
Ｔ ８が直列に接続され、この直列回路が平行に複数列
設けられ、各直列回路の一端のＦＥＴ８のドレイン端子
Ｄが支持リング１３に接続され、他端のＦＥＴ８のソー
ス端子Ｓが短絡リング１２に接続されている。また、各
ＦＥＴ８のドレイン端子Ｄとソース端子Ｓとの接続点が
円周方向の複数のリード線１７によって接続されている
。２４は第１の筒体１０と第２の筒体１１との間を閉塞す
る絶縁体から成る蓋、２０は第１及び第２の筒体１０．
１１と蓋２４と短絡リング１２とで形成される冷却室、
２ｌは冷却室２０に収納された冷却液、２２は冷却液２
ｌの冷却室２０への入口管、２３は冷却液２１の冷却室
２０からの出口管である。次に動作について説明する。スイッチの安定性を向上させ、かつ寿命レスとするため
に、従来の真空管であるサイラトロンスイッチ６に代え
て、この実施例では半導体スイッチとしてのＦＥＴ８を
用いている。しかしながらサイラトロンスイッチ６が実
現してきたような数Ｋ■〜数１０ＫＶ、数ＩＱｎｓｅｃ
のスイッチングを可能とする単一の半導体スイッチは現
在存在し得ない。数ＩＱｎｓｅｃのスイッチングを実現
する半導体スイッチとしてのＦＥＴ等は耐圧が最大でも
ＩＫＶ程度しか無いため、数ＫＶ〜数１０ＫＶの耐圧を
得るためには、第３図のように、ＦＥＴ８等の高速半導
体の複数個の直並列接続が必要となる。しかしながら、ＦＥＴ８の直並列接続を行った場合、特
に並列接続では、各ＦＥＴ８への電流の均等な分布が難
しい。銅蒸気レーザ装置の極めて速い時間（数１ ０
０ ｎｓｅｃ）において電流の分布は、ＦＥＴ８の特性
から決まるＯＮ電圧よりも．幾何学的形状から決まる回
路のインダクタンスの逆起電力によって決まる。この発明の第１の実施例による第１図においては、直並
列接続されたＦＥＴ８が配された第１の筒体１０の内部
に同軸状に導電体から成る第２の筒体ｌ１が配され、こ
の第２の筒体１ｌにより、電流の帰還路が形威される。従って、各ＦＥＴ８からみたインダクタンスは均一で電
流は均等に流れ、ＦＥＴ８の全体としてのスイッチング
特性が良好になる。なお、端子１５は第４図のダイオ−
ド３とコンデンサ４との接続点に接続され、端子１６は
直流電源１、レーザチューブ７及び抵抗５の各一端に接
続される。また、Ｆ Ｅ Ｔ ８を配置した第１の筒体１０と第２
の筒体ｌ１との間の冷却室２０に冷却液２１を流すこと
により、ＦＥＴ８の温度上昇が無くなり、温度上昇に伴
うＦＥＴ８の特性変化を防ぐので、電流の各Ｆ Ｅ Ｔ
８ ’＼の分流の均一度が増し、より信頼性の高いス
イノチングが行われる。第５図は第２の実施例を示し、第ｌの筒体１０の外周面
に鉤形を威す複数個のＦＥＴの固定金具１日を設け、各
固定金具１８により、Ｆ” Ｅ Ｔ ８を縦に支持した
ものである。この場合、Ｆ ｌ三’Ｔ’ ８のドレイン
端子Ｄ（図示せず）は固定金具■８に直接に接続され、
隣接するＦ Ｅ Ｔ８のソース端子Ｓとの接続は固定金
具１８を介して行われる。また円周方向の接続はリード
線１９及び固定金具１８を介して行われる。上記構戒によれば、ＦＥＴ８が縦に配されるので、第１
及び第２の筒体１０．＋１の長さを、第１図のものより
短くすることができる。また、第１及び第２の実施例では、第１及び第２の筒体
１０．１１を円筒状としたが、四角形状の第１及び第２
の筒体１０．１１を用いてもよい。また、上記第１〜２の実施例では、第１及び第２の筒体
１０，１１により、冷却室２０を形成しているが、第３
の実施例を示す第６図のように、第１の筒体１０の２重
構造として、その内部を冷却室２０とし、第２の筒体１
１を第１の筒体１０の内周面に接して設けるようにして
もよい。さらに、上記第１〜３の実施例では半導体スイッチとし
てＦ Ｅ Ｔ ８を用いたが、ＳＩＴ，ｒＧＢＴ，Ｓｌ
サイリスタ．トランジスタ，サイリスク等を用いてもよ
い。またさらに、この発明は銅蒸気レーザ装置等に限らず他
の電気回路における半導体スイノチ装置に適用すること
ができる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
4 to 4 show a first embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals and their explanation will be omitted. In FIG. 4, 8 is a plurality of semiconductor switches, and in this embodiment, FET (field effect transistor) 8 is used. These FETs 8 have n FETs
A plurality of series circuits in which the input terminal D and the source terminal S of T'8 are connected to each other are connected in parallel between the connection point of the diode 3 and the capacitor 4 and the DC current at, and further A series-parallel circuit is constructed in which each FET 8 is connected in parallel. Reference numerals 9 and 97 are human power terminals for conduction signals, which are commonly connected to the gate terminal G of each FET 8 in the n parallel circuits of FETs 8. In Figures 1 to 3, IO is a cylindrical first body made of an insulator, and ]■ is a conductor arranged coaxially at a predetermined interval inside the first cylinder 10. A cylindrical second
↓2 is the first and second cylinder 10. l. Short-circuit rings 4, 13 . i4 is a capacitor support ring made of a ring-shaped conductor arranged at a predetermined interval outside the end of the first cylindrical body 10, and has flanges 3.3a and 1.4a facing each other. are doing. 4a is a plurality of capacitors connected in parallel with each other by having both ends connected and supported by the flanges 1.3a and 14a, and as a whole constitutes the large-capacity capacitor 4 of FIG. . 15 is a terminal connected to the support ring l4, and 16 is a terminal connected to the second cylindrical body 11. 2 Outer P of the first cylindrical body 10. On the rl plane, a plurality of FETs 8 shown in FIG. 4 are arranged in series-parallel connection. n F E along the axial direction of the first cylindrical body 10
T8 are connected in series, a plurality of series circuits are provided in parallel, and the drain terminal D of the FET8 at one end of each series circuit is connected to the support ring 13, and the source terminal S of the FET8 at the other end is connected to the shorting ring 12. It is connected to the. Further, the connection point between the drain terminal D and source terminal S of each FET 8 is connected by a plurality of lead wires 17 in the circumferential direction. 24 is a lid made of an insulator that closes the space between the first cylinder 10 and the second cylinder 11; 20 is a lid between the first and second cylinders 10.
11, a lid 24, and a shorting ring 12;
2l is the coolant stored in the cooling chamber 20, 22 is the coolant 2
1 is an inlet pipe to the cooling chamber 20, and 23 is an outlet pipe for the cooling liquid 21 from the cooling chamber 20. Next, the operation will be explained. In order to improve the stability of the switch and shorten its service life, this embodiment uses an FET 8 as a semiconductor switch in place of the thyratron switch 6, which is a conventional vacuum tube. However, the thyratron switch 6 has realized several K■ to several 10 KV, several IQnsec.
No single semiconductor switch currently exists that allows switching of . FETs and other semiconductor switches that realize switching of several IQnsec have a maximum withstand voltage of only about IKV, so in order to obtain a withstand voltage of several KV to several tens of KV, as shown in Figure 3, high-speed semiconductors such as FET8 are required. Multiple series-parallel connections are required. However, when the FETs 8 are connected in series and parallel, it is difficult to evenly distribute the current to each FET 8, especially when connected in parallel. The extremely fast time of copper vapor laser equipment (several 10
0 nsec), the current distribution is lower than the ON voltage determined from the characteristics of FET8. It is determined by the back emf of the inductance of the circuit, which is determined by the geometric shape. In FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention, a second cylinder 11 made of a conductor is arranged coaxially inside a first cylinder 10 in which FETs 8 connected in series and parallel are arranged. , this second cylindrical body 1l forms a return path for the current. Therefore, the inductance seen from each FET 8 is uniform, current flows evenly, and the switching characteristics of the FET 8 as a whole are improved. Note that terminal 15 is connected to the diode shown in FIG.
The terminal 16 is connected to one end of the DC power supply 1, the laser tube 7, and the resistor 5. In addition, the first cylindrical body 10 in which the FET 8 is arranged and the second cylindrical body 10
By flowing the cooling liquid 21 into the cooling chamber 20 between the cylinder l1 of
The uniformity of the 8'\ flow is increased, and more reliable switching is performed. FIG. 5 shows a second embodiment, in which a plurality of hook-shaped FET fixing fittings are provided on the outer circumferential surface of the first cylindrical body 10, and each of the fixing fittings 18 allows F" E T 8 is supported vertically.In this case, the drain terminal D (not shown) of Fl3'T'8 is directly connected to the fixture ■8,
Connection with the source terminal S of the adjacent FET8 is made via a fixture 18. Further, the connection in the circumferential direction is performed via the lead wire 19 and the fixture 18. According to the above structure, since FET8 is arranged vertically, the first
and a second cylindrical body 10. The length of +1 can be made shorter than that of FIG. Further, in the first and second embodiments, the first and second cylinders 10.11 are cylindrical, but the first and second cylinders are square.
A cylinder 10.11 may also be used. Furthermore, in the first and second embodiments described above, the cooling chamber 20 is formed by the first and second cylindrical bodies 10 and 11, but the third cylindrical body
As shown in FIG. 6, which shows an embodiment of
1 may be provided in contact with the inner peripheral surface of the first cylindrical body 10. Furthermore, in the first to third embodiments described above, FET8 was used as the semiconductor switch, but SIT, rGBT, Sl
Thyristor. Transistors, silices, etc. may also be used. Furthermore, the present invention is applicable not only to copper vapor laser devices and the like, but also to semiconductor devices in other electric circuits.
この発明によれば、絶縁体から成る第１の筒体の外周面
に複数個の半導体スイッチの直並列回路を設けると共に
、第１の筒体の内部に配された導電体から成る第２の筒
体に上記半導体スイッチの直列回路の一端を接続し、さ
らに冷却室を設けるように構威したので、各半導体スイ
ッチから見た回路のインダクタンスが均等になり、この
ため、電流が均等に流れ、良好なスイッチング特性が得
られると共に、各半導体スイッチが定格で使用でき、信
頼性及び安定性が向上し、さらに半導体スイ・ンチの温
度上昇による特性変化を防ぐことができ、長時間の使用
に耐える等の効果がある。According to this invention, a series-parallel circuit of a plurality of semiconductor switches is provided on the outer peripheral surface of a first cylindrical body made of an insulator, and a second series-parallel circuit made of a conductor is arranged inside the first cylindrical body. One end of the series circuit of the semiconductor switches is connected to the cylindrical body, and a cooling chamber is also provided, so that the inductance of the circuit as seen from each semiconductor switch becomes equal, so that the current flows evenly. In addition to obtaining good switching characteristics, each semiconductor switch can be used at its rated value, improving reliability and stability, and can prevent changes in characteristics due to temperature rise of the semiconductor switch, making it durable for long-term use. There are other effects.
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体スイッチ
装置を示す側面図、第２図は同装置の断面側面図、第３
図は同装置の断面正面図、第４図は同装置を用いたパル
ス発生回＋Ｗを示す回路図、第５図はこの発明の第２の
実施例による半導体スイッチ装置を示す要部側面図、第
６図はこの発明の第３の実施例による半導体スイッチ装
置を示す断面側面図、、第７図は従来の銅蒸気レーザ装
置のパルス発生回路を示す回路図である。４ａはコンデンサ、８はＦＥＴ，１０は第１の筒体、１
ｌは第２の筒体、２０は冷却室、２１は冷却液、２２は
入口管− ２３は出口管。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。1 is a side view showing a semiconductor switch device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional side view of the same device, and FIG.
4 is a circuit diagram showing pulse generation times +W using the same device; FIG. 5 is a side view of essential parts showing a semiconductor switch device according to a second embodiment of the present invention; FIG. 6 is a cross-sectional side view showing a semiconductor switch device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a circuit diagram showing a pulse generation circuit of a conventional copper vapor laser device. 4a is a capacitor, 8 is an FET, 10 is a first cylinder, 1
1 is the second cylindrical body, 20 is the cooling chamber, 21 is the cooling liquid, 22 is the inlet pipe, and 23 is the outlet pipe. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15194189AJPH0316425A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | semiconductor switch device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15194189AJPH0316425A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | semiconductor switch device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316425Atrue JPH0316425A (en) | 1991-01-24 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15194189APendingJPH0316425A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | semiconductor switch device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316425A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202600B2 (en) | 2006-07-27 | 2012-06-19 | Tradik Co., Ltd. | Artificial leather, base to be used in the leather, and processes for production of both |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202600B2 (en) | 2006-07-27 | 2012-06-19 | Tradik Co., Ltd. | Artificial leather, base to be used in the leather, and processes for production of both |
| Publication | Publication Date | Title |
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