JPH02228123A - 半導体スイッチ装置 - Google Patents
半導体スイッチ装置Info
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- JPH02228123A JPH02228123A JP1049309A JP4930989A JPH02228123A JP H02228123 A JPH02228123 A JP H02228123A JP 1049309 A JP1049309 A JP 1049309A JP 4930989 A JP4930989 A JP 4930989A JP H02228123 A JPH02228123 A JP H02228123A
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- collector
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、バイポーラトランジスタとMOSFETと
を直列に接続し、高速度でスイッチング動作を行う半導
体スイッチ装置に関するものである。
を直列に接続し、高速度でスイッチング動作を行う半導
体スイッチ装置に関するものである。
第5図は例えばINTERNATIONAL RECT
IFTER社のHEXFET DATABOOK″A−
113ヘージ(1982年発行)に示されたこの種半導
体スイッチ装置を示す回路図である。
IFTER社のHEXFET DATABOOK″A−
113ヘージ(1982年発行)に示されたこの種半導
体スイッチ装置を示す回路図である。
同図において、バイポーラトランジスタ(以下単にトラ
ンジスタと称す)(1)とMOSFET(2)とは、ト
ランジスタ(1)のエミッタEとMOSFET(2+の
ドレインDとが接続されて半導体スイッチ装置を構成す
る。
ンジスタと称す)(1)とMOSFET(2)とは、ト
ランジスタ(1)のエミッタEとMOSFET(2+の
ドレインDとが接続されて半導体スイッチ装置を構成す
る。
B)はその1次巻線(3a)がトランジスタ(1)のコ
レクタCと主回路端子Pとの間に接続された変流器で、
その2次巻11 (3b)の一端はMOSFET(2)
のソースSに、他端はダイオード(6)を介してトラン
ジスタ(1)のベースBにそれぞれ接続されている。そ
してMOSFET(2)のソースSは主回路端子Qに接
続されている。
レクタCと主回路端子Pとの間に接続された変流器で、
その2次巻11 (3b)の一端はMOSFET(2)
のソースSに、他端はダイオード(6)を介してトラン
ジスタ(1)のベースBにそれぞれ接続されている。そ
してMOSFET(2)のソースSは主回路端子Qに接
続されている。
(4)および((5)はトランジスタ(1)のベースB
と主回路端子Qとの間に接続されたそれぞれコンデンサ
およびツェナーダイオード、(7)(81はトランジス
タ(1)のコレクタCとベースBとの間に接続されたそ
れぞれダイオードおよび抵抗、(9)叫は主回路端子P
Q間に接続されたそれぞれ直流電源および負荷、(11
)はトランジスタ(1)のコレクタCとMOSFET(
21のソースSとの間に接続されたサージ電圧吸収用の
スナバコンデンサである。
と主回路端子Qとの間に接続されたそれぞれコンデンサ
およびツェナーダイオード、(7)(81はトランジス
タ(1)のコレクタCとベースBとの間に接続されたそ
れぞれダイオードおよび抵抗、(9)叫は主回路端子P
Q間に接続されたそれぞれ直流電源および負荷、(11
)はトランジスタ(1)のコレクタCとMOSFET(
21のソースSとの間に接続されたサージ電圧吸収用の
スナバコンデンサである。
次に動作について、第6図をも参照にして説明する。先
ず時刻t、以前では、MOSFET(21のゲート電圧
VGSは負であり、トランジスタ(1)およびMOSF
ET(21はオフ状態にあり、変流器O)の1次巻線(
3a)、ダイオード(7)および抵抗(5)を介してコ
ンデンサ(イ)が充電され、その両端電圧VCはツェナ
ーダイオード(51によって約10V程度にクランプさ
れている0次に、時刻tユにてMOSFET(21のゲ
ート電圧VGSを負から正のある値に立ち上げMOSF
ET(21をターンオンさせると、コンデンサ(2)か
らトランジスタ(1)およびMOSFET(21に放電
々流、即ち、ベース電流IBが流れるため、トランジス
タ(1)も直ぐにターンオンする。この結果、直流電源
(9)から負荷−を介してトランジスタ(11のコレク
タ電流ICが流れ始める。このとき、変流器B)の巻数
比がnであるとその2次巻線(3b)にはI CT2=
I C/ nの電流が流れ、この電流がダイオード(
6)、トランジスタ(1)およびMOSFET(2)を
通って流れる。しかして、変流器B)による正帰環作用
によりトランジスタ(1)にベース電流IBを供給して
トランジスタ(1)のオン状態を維持する。
ず時刻t、以前では、MOSFET(21のゲート電圧
VGSは負であり、トランジスタ(1)およびMOSF
ET(21はオフ状態にあり、変流器O)の1次巻線(
3a)、ダイオード(7)および抵抗(5)を介してコ
ンデンサ(イ)が充電され、その両端電圧VCはツェナ
ーダイオード(51によって約10V程度にクランプさ
れている0次に、時刻tユにてMOSFET(21のゲ
ート電圧VGSを負から正のある値に立ち上げMOSF
ET(21をターンオンさせると、コンデンサ(2)か
らトランジスタ(1)およびMOSFET(21に放電
々流、即ち、ベース電流IBが流れるため、トランジス
タ(1)も直ぐにターンオンする。この結果、直流電源
(9)から負荷−を介してトランジスタ(11のコレク
タ電流ICが流れ始める。このとき、変流器B)の巻数
比がnであるとその2次巻線(3b)にはI CT2=
I C/ nの電流が流れ、この電流がダイオード(
6)、トランジスタ(1)およびMOSFET(2)を
通って流れる。しかして、変流器B)による正帰環作用
によりトランジスタ(1)にベース電流IBを供給して
トランジスタ(1)のオン状態を維持する。
次に、時刻t2にてMOSFET(2) ノゲート電圧
VGSを正から負に戻すとMOSFET(2)は直ちに
ターンオフする。その結果、トランジスタ(1)のエミ
ッタ回路がオープンになるため、コレクタ電流ICはコ
レクタCからベースBに抜けてコンデンサ(2)および
ツェナーダイオード(51に流れる。このとき、コンデ
ンサ(4)はMOSFET(2)のドレインD、ソース
S間のスイッチングサージ電圧の抑制手段として作用す
る。その後、トランジスタ(1)のコレクタCとベース
Bとの間の電流阻止能力が急速に回復し、時刻t3にて
コレクタ電流ICは遮断され、トランジスタ(1)とM
OSFET(2)との直列体の両端電圧VC8は直流電
源(9)の電圧VEのレベルまで立ち上がる。このとき
、スナバコンデンサ(11)は、トランジスタ(1)と
MOSFET(2)との回路に存在するインダクタンス
成分により直流電源(9)の電圧VE以上に過充電され
る。
VGSを正から負に戻すとMOSFET(2)は直ちに
ターンオフする。その結果、トランジスタ(1)のエミ
ッタ回路がオープンになるため、コレクタ電流ICはコ
レクタCからベースBに抜けてコンデンサ(2)および
ツェナーダイオード(51に流れる。このとき、コンデ
ンサ(4)はMOSFET(2)のドレインD、ソース
S間のスイッチングサージ電圧の抑制手段として作用す
る。その後、トランジスタ(1)のコレクタCとベース
Bとの間の電流阻止能力が急速に回復し、時刻t3にて
コレクタ電流ICは遮断され、トランジスタ(1)とM
OSFET(2)との直列体の両端電圧VC8は直流電
源(9)の電圧VEのレベルまで立ち上がる。このとき
、スナバコンデンサ(11)は、トランジスタ(1)と
MOSFET(2)との回路に存在するインダクタンス
成分により直流電源(9)の電圧VE以上に過充電され
る。
従来の半導体スイッチ装置は以上のように構成されてい
るので、トランジスタ(1)のコレクタ電流ICを遮断
する過程で、そのコレクタCとベースBとの間が急速に
逆回復し、両端子間に発生するいわゆるスイッチングサ
ージ電圧が極めて高くなる。この場合、スナバコンデン
サ(11)が上記サージ電圧をある程度抑制するが、コ
レクタC−ベースB−コンデンサ(イ)−ソースS−ス
ナバコンデンサ(II)のループ回路に存在するインダ
クタンス成分により、その効果は必ずしも十分ではない
、従って、この高いサージ電圧が、トランジスタ(1)
を破壊したりMOSFET(2)を誤動作させて破壊し
たりするなど、装置の信頼性を低下させるという問題点
があった。
るので、トランジスタ(1)のコレクタ電流ICを遮断
する過程で、そのコレクタCとベースBとの間が急速に
逆回復し、両端子間に発生するいわゆるスイッチングサ
ージ電圧が極めて高くなる。この場合、スナバコンデン
サ(11)が上記サージ電圧をある程度抑制するが、コ
レクタC−ベースB−コンデンサ(イ)−ソースS−ス
ナバコンデンサ(II)のループ回路に存在するインダ
クタンス成分により、その効果は必ずしも十分ではない
、従って、この高いサージ電圧が、トランジスタ(1)
を破壊したりMOSFET(2)を誤動作させて破壊し
たりするなど、装置の信頼性を低下させるという問題点
があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、トランジスタ(1)のコレクタCとベースB
との間のサージ電圧を確実に抑制し、高い信頼性と高速
遮断性能とを併せもつ半導体スイッチ装置を得ることを
目的とする。
たもので、トランジスタ(1)のコレクタCとベースB
との間のサージ電圧を確実に抑制し、高い信頼性と高速
遮断性能とを併せもつ半導体スイッチ装置を得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る半導体スイッチ装置は、バイポーラトランジスタのコ
レクタとベースとの間にサージ吸収器を接続挿入し、コ
レクタ電流の遮断時に発生するサージ電圧を直接抑制す
る。
る半導体スイッチ装置は、バイポーラトランジスタのコ
レクタとベースとの間にサージ吸収器を接続挿入し、コ
レクタ電流の遮断時に発生するサージ電圧を直接抑制す
る。
第1図はこの発明の一実施例における半導体スイッチ装
置を示す回路図である0図において、従来の第5図と異
なるのは、トランジスタ(1)のコレクタCとベースB
との間にサージ吸収器としてのスナバコンデンサ(12
)を接続した点のみである。
置を示す回路図である0図において、従来の第5図と異
なるのは、トランジスタ(1)のコレクタCとベースB
との間にサージ吸収器としてのスナバコンデンサ(12
)を接続した点のみである。
以下、遮断時の動作の詳細について説明する。
先ず、MOSFET(21をターンオフさせるとトラン
ジスタ(1)のエミッタ回路がオープンになるためトラ
ンジスタ(1)のコレクタ電流ICはコレクタCからベ
ースBに抜けてコンデンサ(イ)およびツェナーダイオ
ード(5)に流れる。
ジスタ(1)のエミッタ回路がオープンになるためトラ
ンジスタ(1)のコレクタ電流ICはコレクタCからベ
ースBに抜けてコンデンサ(イ)およびツェナーダイオ
ード(5)に流れる。
このとき、トランジスタ(1)のコレクタCとベースB
との間は等価的にコレクタC側をカソード、ベースB側
をアノードとするダイオードに相当し、スナバコンデン
サ(12)がないとすると、コレクタ電流ICはすべて
この等価ダイオードに逆方向に流れることになる。そし
て、この等価ダイオードが逆回復すると、コレクタ電流
ICは急速に遮断されるため、−dIC/dtが極めて
大きくなり、回路のインダクタンス成分tにより高いサ
ージ電圧(−j−dIC/dt)が発生する訳である。
との間は等価的にコレクタC側をカソード、ベースB側
をアノードとするダイオードに相当し、スナバコンデン
サ(12)がないとすると、コレクタ電流ICはすべて
この等価ダイオードに逆方向に流れることになる。そし
て、この等価ダイオードが逆回復すると、コレクタ電流
ICは急速に遮断されるため、−dIC/dtが極めて
大きくなり、回路のインダクタンス成分tにより高いサ
ージ電圧(−j−dIC/dt)が発生する訳である。
スナバコンデンサ(12)を接続すると、上記等価ダイ
オードの逆回復時、コレクタ電流ICがこのスナバコン
デンサ(12)にバイパスし、−dIc/dtを低減し
てサージ電圧を抑制する。この場合、スナバコンデンサ
(12)の接続点は、できるだけトランジスタ(1)の
各端子C,Hに近接させ、上記バイパス回路のインダク
タンス成分を小さくすることが好ましい、スナバコンデ
ンサ(12)を挿入することで、従来のスナバコンデン
サ(11)を省略できる場合もある。
オードの逆回復時、コレクタ電流ICがこのスナバコン
デンサ(12)にバイパスし、−dIc/dtを低減し
てサージ電圧を抑制する。この場合、スナバコンデンサ
(12)の接続点は、できるだけトランジスタ(1)の
各端子C,Hに近接させ、上記バイパス回路のインダク
タンス成分を小さくすることが好ましい、スナバコンデ
ンサ(12)を挿入することで、従来のスナバコンデン
サ(11)を省略できる場合もある。
なお、上記実施例では、サージ吸収器をスナバコンデン
サ(12)のみで構成した場合を説明したが、第2図(
a)に示すように、スナバコンデンサ(12)とこれに
直列接続された抵抗(13)とで構成してもよく、また
、第2図(b)に示すように、更に、この抵抗(13)
にダイオード(14)を並列接続で挿入したものとして
もよい、第2図の場合、この抵抗(13)が上述したイ
ンダクタンス成分!とスナバコンデンサ(12)とで生
じる振動成分を抑制する。
サ(12)のみで構成した場合を説明したが、第2図(
a)に示すように、スナバコンデンサ(12)とこれに
直列接続された抵抗(13)とで構成してもよく、また
、第2図(b)に示すように、更に、この抵抗(13)
にダイオード(14)を並列接続で挿入したものとして
もよい、第2図の場合、この抵抗(13)が上述したイ
ンダクタンス成分!とスナバコンデンサ(12)とで生
じる振動成分を抑制する。
第3図は、この発明に係る半導体スイッチ装置(15A
) (IsB)を直流電源(9)に対して直列接続し、
再装置<15A) (15B)の中間点Qから負荷O@
へ接続することによりインバータ装置として実用化した
ものを示す回路図である。 (16A) (16B)は
各装置(15A)(15B)にそれぞれ逆並列に接続さ
れた帰還ダイオード、(17A) (17B)は帰還ダ
イオード(16A) (16B)の逆回復時のサージ電
圧を抑制するスナバコンデンサである。
) (IsB)を直流電源(9)に対して直列接続し、
再装置<15A) (15B)の中間点Qから負荷O@
へ接続することによりインバータ装置として実用化した
ものを示す回路図である。 (16A) (16B)は
各装置(15A)(15B)にそれぞれ逆並列に接続さ
れた帰還ダイオード、(17A) (17B)は帰還ダ
イオード(16A) (16B)の逆回復時のサージ電
圧を抑制するスナバコンデンサである。
これにより、半導体スイッチ装置f、(15A) (1
5B)の高速度スイッチング性能を最大に活用して信頼
性の高いインバータ装置を実現することができる。
5B)の高速度スイッチング性能を最大に活用して信頼
性の高いインバータ装置を実現することができる。
第4図はこの発明の更に他の実施例を示す回路図で、コ
ンデンサ(4)およびツェナーダイオード(へ)に替わ
り、新たなMOSFET(18)およびパルス発生回路
(19)を備えている。そして、ダイオード(7)およ
び抵抗(5)を省略している。
ンデンサ(4)およびツェナーダイオード(へ)に替わ
り、新たなMOSFET(18)およびパルス発生回路
(19)を備えている。そして、ダイオード(7)およ
び抵抗(5)を省略している。
この実施例では、先ずMOSFET(21のターンオン
に連動してパルス発生回路(19)が例えば数μsec
幅のパルス電流を発生し、これをベース電流TOとして
トランジスタ(1)をターンオンさせ、コレクタ電流I
Cが立上がった後は先の実施例と同様、変M 器(31
カラヘース電a I B 全供給すル、 MOSFET
(2)のターンオフ時は、同時にMOSFET(18)
をオンしてトランジXり(11ノヘ−スBトMOSFE
T(2N7)’/−スSとの間を短絡し、ターンオフ時
、この間に発生するサージ電圧を抑制する。
に連動してパルス発生回路(19)が例えば数μsec
幅のパルス電流を発生し、これをベース電流TOとして
トランジスタ(1)をターンオンさせ、コレクタ電流I
Cが立上がった後は先の実施例と同様、変M 器(31
カラヘース電a I B 全供給すル、 MOSFET
(2)のターンオフ時は、同時にMOSFET(18)
をオンしてトランジXり(11ノヘ−スBトMOSFE
T(2N7)’/−スSとの間を短絡し、ターンオフ時
、この間に発生するサージ電圧を抑制する。
比較的容量の大きいコンデンサ(イ)を使用しないので
、この点から装置としての信頼性が向上する。
、この点から装置としての信頼性が向上する。
なお、上記各実施例では、変流器(3)の2°次電流を
帰還して駆動する方式の場合について説明したが、この
発明はこれに限らず、トランジスタとMOSFETとを
直列接続して高速度でスイッチング動作を行う種々の半
導体スイッチ装置に適用することができる。
帰還して駆動する方式の場合について説明したが、この
発明はこれに限らず、トランジスタとMOSFETとを
直列接続して高速度でスイッチング動作を行う種々の半
導体スイッチ装置に適用することができる。
以上のように、この発明では、トランジスタのコレクタ
とベースとの間にサージ吸収器を接続したので、高速度
のスイッチング動作を高い信頼度のもとに実現すること
ができる。
とベースとの間にサージ吸収器を接続したので、高速度
のスイッチング動作を高い信頼度のもとに実現すること
ができる。
第1図はこの発明の一実施例における半導体スイッチ装
置を示す回路図、第2図は第1図のサージ吸収器の他の
構成例を示す部分回路図、第3図は他の実施例としてイ
ンバータ装置に適用したものを示す回路図、第4図はこ
の発明の更に他の実施例のものを示す回路図、第5図は
従来の半導体スイッチ装置を示す回路図、第6図は第5
図のものの動作を説明するタイムチャートである。 図において、(1)はバイポーラトランジスタ、(2)
はMOSFET、(12)はサージ吸収器としてのスナ
バコンデンサ、Eはエミッタ端子、Dはドレイン端子、
ICはコレクタ電流である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
置を示す回路図、第2図は第1図のサージ吸収器の他の
構成例を示す部分回路図、第3図は他の実施例としてイ
ンバータ装置に適用したものを示す回路図、第4図はこ
の発明の更に他の実施例のものを示す回路図、第5図は
従来の半導体スイッチ装置を示す回路図、第6図は第5
図のものの動作を説明するタイムチャートである。 図において、(1)はバイポーラトランジスタ、(2)
はMOSFET、(12)はサージ吸収器としてのスナ
バコンデンサ、Eはエミッタ端子、Dはドレイン端子、
ICはコレクタ電流である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 バイポーラトランジスタとMOSFETとをそれぞれの
エミッタとドレインとを接続することにより直列に構成
し、上記MOSFETのターンオフに連動して上記バイ
ポーラトランジスタのコレクタ電流を高速度に遮断する
ものにおいて、 上記バイポーラトランジスタのコレクタとベースとの間
に、上記コレクタ電流の遮断時に発生するサージ電圧を
抑制するサージ吸収器を接続したことを特徴とする半導
体スイッチ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049309A JPH02228123A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 半導体スイッチ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1049309A JPH02228123A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 半導体スイッチ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228123A true JPH02228123A (ja) | 1990-09-11 |
Family
ID=12827350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1049309A Pending JPH02228123A (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 半導体スイッチ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02228123A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11274495A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-10-08 | St Microelectronics Srl | Vdmosトランジスタ |
| JP2007288774A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-11-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 低スイッチング損失、低ノイズを両立するパワーmos回路 |
| KR101154894B1 (ko) * | 2007-08-21 | 2012-06-18 | 삼성전자주식회사 | 스위칭 전원장치 및 그 제어방법 |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP1049309A patent/JPH02228123A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11274495A (ja) * | 1998-02-10 | 1999-10-08 | St Microelectronics Srl | Vdmosトランジスタ |
| JP2007288774A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-11-01 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 低スイッチング損失、低ノイズを両立するパワーmos回路 |
| KR101154894B1 (ko) * | 2007-08-21 | 2012-06-18 | 삼성전자주식회사 | 스위칭 전원장치 및 그 제어방법 |
| US20120235660A1 (en) * | 2007-08-21 | 2012-09-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Switching power source apparatus and control method thereof |
| US8278885B2 (en) | 2007-08-21 | 2012-10-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Switching power source apparatus and control method thereof |
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