JPH0226788B2

JPH0226788B2 -

Info

Publication number: JPH0226788B2
Application number: JP57015439A
Authority: JP
Inventors: Iwanoitsuchi Doraboitsuchi Yurii; Serugeeeuitsuchi Masuroboisuchikofu Urajimiiru; Washirieuitsuchi Demidenko Edoarudo; Fuyoodoroitsuchi Pazeeefu Georugii; Nikoraeuitsuchi Yuruchenko Nikorai; Gurigor Igooru
Original assignee: INSUCHI EREKUTOROJINAMIKI AN UKURAI SSR
Current assignee: INSUCHI EREKUTOROJINAMIKI AN UKURAI SSR
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1990-06-12
Also published as: JPS58134455A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電気技術の分野に関するものであり、
更に詳しくいえばトランジスタに関するものであ
る。

本発明は電流の静的転流のために最も効果的に
使用できる。とくに、トランジスタ定電圧変換
器、静止パワーリレーおよびスイツチ、制御器、
スタビライザー、増幅器などを構成する場合に本
発明を使用できる。

一般に知られているように、数ヘルツから何百
キロヘルツまで変化する周波数範囲にわたつて動
作する種々の半導体変換装置には信頼度が高く、
安価で大電力が得られるように設計されたトラン
ジスタを必要とする。

そのようなトランジスタの構造には２つの主な
原理がある。第１に、広い面積のｐ−ｎ接合部を
有する単結晶上に大電力トランジスタを作ること
である。しかし、ｐ−ｎ接合部の面積を広くする
につれてこの面積上における電流分布の偏りも大
きくなり、そのために信頼度が低下し、トランジ
スタの周波数応答が悪くなる。それらの困難は、
高品質の材料を用い、トランジスタの製造法を改
良することによつて一部克服できる。しかし、そ
のようにすると製作コストが大幅に上昇すること
になる。また、単結晶基板上には300〜500Aを超
える電流を取り扱うトランジスタを設計すること
はできない。

大電力トランジスタを設計する別の原理は、単
一のブロツクに機能的にまとめられた何個かのト
ランジスタ構造体の並列接続を基にしたトランジ
スタ構造にすることである。かかる方法によりト
ランジスタ構造体の間で電流分布の偏りを減少さ
せることができる。またトランジスタの周波数応
答も改善される。

この例として、コレクタ電極である主放熱板の
上に並列接続されたＮ個のトランジスタ構造体を
備えるトランジスタが知られている（西ドイツ国
特許第2203892号）。

トランジスタ構造体のベースリードとエミツタ
リードは分布インダクタンスを有する導体により
トランジスタのそれぞれの電極に接続される。

電流ピツクオフ（CURRENT PICK−OFFS
外部電気回路の他の素子へ確実に電気的接続を行
うための端子またはリードを意味する）を有する
トランジスタ電極が絶縁放熱板上に配置され、か
つ互いに接近して同じ平面上に配置される。導体
のインダクタンスを補償するために、ベース電極
とエミツタ電極の間に適当に接続されたコンデン
サ・ユニツトが各トランジスタ構造体の回路中に
導入される。

上記構造の公知のトランジスタにおいては、ど
のトランジスタ構造体が故障してもトランジスタ
が故障したことになるから、含まれるトランジス
タ構造体の数が増すと信頼度が低くなる。同じ平
面上に配置されているこの公知のトランジスタの
電極は大きなインダクタンスを有し、そのため
に、大きな電流を転流させる場合にトランジスタ
構造体に大きな過電圧が現れることになる。その
結果としてトランジスタの信頼度が低くなる。

その他に、トランジスタ構造体のリードをトラ
ンジスタ電極へ接続するには、大きなインダクタ
ンスを有する比較的長い導体を必要とする。この
ためにもトランジスタの信頼度は低くなる。イン
ダクタンスを補償するためにコンデンサ・ユニツ
トを導入することは共振周波数範囲においてのみ
有効なのであり、しかも技術的に面倒である。

この公知のトランジスタにおいては、コレクタ
電極である主放熱板の一方の平面のみが放熱面と
して用いられる。このように一平面だけで放熱さ
れるためにそのトランジスタの熱抵抗値は比較的
高い。

本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、並列接続するトランジスタ構造体の数
が増す程、信頼度を高めることのできるトランジ
スタを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のトランジス
タは、板の形をしているＮ個のトランジスタ構造
体と、これらのトランジスタ構造体が配置され、
該トランジスタ構造体個々の主放熱板となると共
に、コレクタとなるコレクタ電極と、絶縁体を介
して前記コレクタ電極に重ね合わせられ、前記ト
ランジスタ構造体の各ベースリードが電気的に接
続される板状のベース電極および前記トランジス
タ構造体の各エミツタリードが電気的に接続され
る板状のエミツタ電極と、前記トランジスタ構造
体のベースリードおよび前記ベース電極間、前記
トランジスタ構造体のエミツタリードおよび前記
エミツタ電極間にそれぞれ接続されるヒユーズ
と、外部接続のためにそれぞれ前記コレクタ電
極、ベース電極およびエミツタ電極に設けられる
電流ピツクオフと、前記トランジスタ構造体と並
べて前記コレクタ電極に分布配置される少なくと
も２個の過電圧保護回路網とを備え、前記コレク
タ電極、ベース電極およびエミツタ電極は長方形
で同じ寸法を有し、且、エミツタ電極がコレクタ
電極とベース電極との間にくるようにして重ね合
わせられ、前記電流ピツクオフは長方形電極の長
辺上に位置させられ、前記ベース電極、エミツタ
電極および絶縁体は前記ベースリードおよびエミ
ツタリードを通す孔を有し、前記各絶縁体は、前
記電極とは絶縁された導電領域を有し、前記トラ
ンジスタ構造体のベースリードおよびエミツタリ
ードがこの導電領域に接続され、前記過電圧保護
回路網が前記コレクタ電極とエミツタ電極との間
に接続され、前記トランジスタ構造体の数Ｎは、
統計的な予測に従つて定められた装置全体の有効
寿命の範囲内で正常に動作するものが、少なくと
も所定の電流負荷のために必要とする個数ｎに等
しくなるように選択されていることを特徴とする
ものである。

従つて、本発明によれば、任意のトランジスタ
構造体のｐ−ｎ接合部が降伏すると、そのベース
またはエミツタに接続されたヒユーズが溶断して
トランジスタ回路から切り離される。従つて、独
立しているトランジスタ構造体が故障してもトラ
ンジスタ全体は故障せず、トランジスタの信頼度
は高められる。また、並列接続されるトランジス
タ構造体の数Ｎを統計的な予測に従つて定められ
た装置全体の有効寿命の範囲内で正常に動作する
ものが、最も少ない場合でも所定の電流負荷のた
めに必要とする個数ｎに等しくなるように選択し
ているので、トランジスタ構造体の数が増す程、
トランジスタの信頼度は低下するのではなく、高
くなる。

また、本発明によれば、トランジスタの電極が
それぞれ板状に形成され、これが絶縁体を介して
層状に重ねられ、しかも、ベース電極とコレクタ
電極とが、同一の形状、同一の寸法になつている
ため、各電極による電磁場が相殺され、そのため
にトランジスタの信頼度が高くなる。

また、本発明によれば、トランジスタ構造体の
リードを通す孔を、絶縁体、ベース電極およびエ
ミツタ電極に開けているので、トランジスタ構造
体のリードを最短距離で接続することが可能とな
り、これによつて、インダクタンスを小さくでき
ると同時にトランジスタ組み立て技術を簡単化す
ることができる。

さらに、本発明においては、コレクタ電極とベ
ース電極の間にエミツタ電極を配置しているの
で、できるだけ接近して逆向きに流れる電流を板
状電極に流すことができ、トランジスタ回路のイ
ンダクタンスを最小にすることができる。

また、本発明においては、電極の長辺に電流ピ
ツクオフを設けたので、インダクタンスがさらに
小さくなると同時に、電流損失を減少させること
ができる。

また、長方形電極の長辺と短辺との長さの比が
３を超えないようにすることによつてトランジス
タの電力損失を最小にできる。

さらに、本発明は、絶縁体上に電極から絶縁さ
れた導電領域を設け、これに各トランジスタ構造
体のリードを接続する構成であるため、導電領域
をそれぞれトランジスタ電極に接続する各ヒユー
ズとして、標準の裸線のような形状のものを使用
することができる。

また、導電領域を設け、ヒユーズを上記のよう
に構成することにより、アセンブリの密度が高く
なり、トランジスタの質量および寸法を小ささく
することができる。

さらに、本発明はコレクタ電極とエミツタ電極
との間に、トランジスタ構造体の場所の領域上に
分布させられる少なくとも２つの過電圧保護回路
網を接続しているので、スイツチングモードにお
けるトランジスタの信頼度を向上させることがで
きる。

なお、本発明は層状構造体になつているので、
主放熱板とは反対側に補助放熱板を設けると共
に、周縁部に配置した柱状体、あるいは層状構造
体に貫通孔をあけてここに通した柱状体によつて
主放熱板と連結すれば、トランジスタの冷却表面
が大幅に拡張され、層状構造体の剛性が大とな
る。

それらの保護回路網に安全素子を設けることが
できる。

これにより前記回路網の素子の降伏からトラン
ジスタを保護することが可能となる。

安定ダイオードを前記回路網として使用でき
る。

そうすることにより、トランジスタが遮断され
た時に起り得る降伏からトランジスタ構造体を保
護できる。

大電流を転流させる場合、および電極回路中に
比較的大きなインダクタンスが存在する時に、ト
ランジスタ構造体を効果的に保護するための過電
圧保護回路網としてバリスタを使用できる。

過電圧保護回路網としては直列接続されたコン
デンサとダイオードを用いることもできる。この
実施例においては、本発明のトランジスタにはコ
ンデンサを前記各構造体のダイオードに接続する
点を有する付加電極を設けることができる。

過電圧保護回路網をそのように構成し、補助電
極を用いることによつて、信頼度ばかりでなく効
率も高くできる。

本発明のトランジスタを電流から保護し、負荷
インダクタンスに蓄積されているエネルギーを再
生するためには、本発明のトランジスタに少くと
も１個のダイオードを含ませ、そのダイオードの
一方のリードをコレクタ電極の電流ピツクオフ近
くに接続し、他方のリードをエミツタ電極に接続
することが望ましい。

他の実施例においては、前記ダイオードの他の
リードを過大電流によつて回路が開放するヒユー
ズのような安全素子を介してエミツタ電極へ接続
できる。

これによつて前記ダイオードが降伏した場合に
トランジスタを保護することもできる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明のトランジスタ（第１，２図）はいくつ
かのトランジスタ構造体１を有する。各トランジ
スタ構造体は放熱板２の上にとりつけられる。放
熱板２はこのトランジスタのコレクタ電極であ
る。そのとりつけは通常ははんだづけにより行わ
れる。従つて、ベース電極３とエミツタ電極４も
板状である。本発明に従つて各トランジスタ構造
体１は２本のヒユーズ５を有する。各ヒユーズ５
はトランジスタ構造体１のベースリードおよびエ
ミツタリードと、トランジスタのベース電極３お
よびエミツタ電極４との間にそれぞれ接続され
る。トランジスタ構造体１の数Ｎは次の式(1)から
選択される。

Ｎ≧ｎ・e〓^T (1) ここに、ｎはトランジスタ構造体の機能的に必
要な数、λはそれぞれのヒユーズの信頼度をを考
慮に入れたトランジスタ構造体の故障の強さ、Ｔ
はトランジスタの有効寿命である。

この式は大数の法則（THE LAW OF
LARGE NUMBERS）から導かれたものであ
る。この法則に従つて、値Ｎが十分に大きいとす
ると、本質的な誤差を生ずることなしに次の(2)式
を書くことができる。

ｍ／Ｎ＝ｑ (2) ここに、ｍは周期Ｔの間に故障したトランジス
タ構造体の数、Ｎはトランジスタ構造体の全体の
数、ｑは周期Ｔの間においてトランジスタ構造体
が故障する確率である。

トランジスタ構造体の故障と無故障動作とは逆
の事象であるから次の関係が成立つ。

ｑ＝１−ｐ (3) ここに、ｐ＝e^-〓^Tはトランジスタ構造体の（ヒ
ユーズの信頼度を考慮に入れた）無故障動作の確
率である。

(3)式を(2)式に代入するとｍ／Ｎ＝１−e^-〓^T (4) が得られる。

故障した構造体の数ｍはＮ−ｎに等しいトラン
ジスタ構造体の冗長数に等しく、トランジスタは
故障なしに動作し、ｍ＞Ｎ−ｎに等しいとすると
トランジスタは故障する。限界の場合には、故障
したトランジスタ構造体の数はそれらの構造体の
冗長数｜ｍ＝Ｎ−ｎ｜に等しい場合には、Ｎ−ｎ／Ｎ＝１−e^-〓^T (5) この(5)式をＮについて解くとＮ＝ｎ・e〓^T (6) が得られる。

(6)式は故障した構造体の数ｍが構造体の冗長数
Ｎ−ｎに等しい場合についてのものであるから、Ｎ≧ｎ・e〓^T (7) であればトランジスタの高い信頼度が得られる。

本発明のトランジスタにおいては、トランジス
タ構造体のいずれかのｐ−ｎ接合が降伏するとそ
れぞれのヒユーズがとび、そのためにトランジス
タはトランジスタ回路から切り離される。従つ
て、個々のトランジスタ構造体が故障してもトラ
ンジスタ全体が故障することにはならない。

また、このトランジスタにおけるトランジスタ
構造体の数は、このトランジスタ構造体の数が増
加しても、トランジスタの信頼度を低下させずに
向上させるようなやり方で選択される。たとえ
ば、とくに100Aの範囲の電流を転流させるため
に用いられるトランジスタにおいては、2Aの電
流用に設計されたトランジスタ構造体が用いられ
る。そのトランジスタ構造体の故障の強さは、２
本のヒユーズの信頼度を考慮に入れて、10^-5I／
時間に等しく、トランジスタの寿命は10⁴時間に
達する。このトランジスタにおける構造体の機能
的に必要な数は、いまの場合には50に等しい。

先に示した関係に従つて、このトランジスタの
構造体の全体の数はＮ≧ｎ・q〓^T＝50・e^10-5104＝55.25 となる。Ｎは整数であるから、Ｎ≧56 が得られる。

そのような系の無故障動作の確率は二項分布の
式により記述されることが確率論から知られてお
り、冗長多重性（基本的な素子の数に対する留保
素子の数の関係）が増加するとこの確率は高くな
る。とくに、ここで説明しているケースでは、６
個の留保トランジスタ構造体が用いられる場合に
は（Ｎ＝56）、無故整動作の確率は0.71であり、
８個の留保トランジスタが用いられる場合には
（Ｎ＝58）無故障動作の確率は0.9であり、10個の
留保構造体が用いられる場合には（Ｎ＝60）無故
障動作の確率は0.95である。

この提案されている関係の重要な特異性は、本
発明のトランジスタにおいては、冗長多重性を増
すことによつて、または冗長多重性は不変のまま
でトランジスタ構造体の全体の数を増すことによ
つて、信頼度を高くできることである。たとえ
ば、1A電流用の小型トランジスタ構造体が100A
用のトランジスタに用いられると、基本的な構造
体の数は100個に等しい。12個の留保構造体を用
いると（Ｎ＝112）、トランジスタが無故障動作す
る確率は0.73、留保トランジスタ構造体の数が16
個（Ｎ＝116）、20個（Ｎ＝120）である場合には
前記確率はそれぞれ0.95、0.995である。

従つて、提案されている関係によつて、トラン
ジスタ構造体の全体の数を増すことによりトラン
ジスタの信頼度を高くできる。この関係を用いる
ことにより、比較的小さい冗長多重性（0.1〜0.2
をこえない）で実際上故障しないトランジスタを
設計できる。

本発明の別の変更例においては、コレクタ電極
と電極３，４が平行な平面内に配置され（第３，
４図）、絶縁体６により分割されて層状構造体を
形成する。ベース電極３とエミツタ電極４はほぼ
同じ寸法とほぼ同じ形を有する。

コレクタ電極の電流とベース電極の電流は同じ
向きに流れ、両者の電流の和が逆向きに流れるエ
ミツタ電極の電流に等しいから、種々の平面にお
けるそれらの電極の配置によりバイフアイラ
（BIFILA）線を構成できる。そのバイフアイラ
線のインダクタンスＬは次式により十分高い確率
で決定できる。

Ｌ＝μ₀Sl／ｈ (8) ここに、μ₀は絶縁体の透磁率、Ｓは板の間の距
離、ｈは板の幅、ｌは板の長さである。

板の長さｌが短くなり、Ｓ／ｈが小さくなるほ
どインダクタンスが小さくなることが(8)式からわ
かる。

本発明のトランジスタにおいて、導電板をもつ
と接近させるとトランジスタ回路のインダクタン
スを小さくできる。

電極板と絶縁体６に孔７をあけることによつ
て、トランジスタ構造体１のリードを電極のそれ
ぞれの板へ最短経路で接続でき、それによりトラ
ンジスタ回路のインダクタンスを小さくし、トラ
ンジスタの組立を簡単にできる。

本発明のトランジスタの以上説明した実施例
は、層状構造の電極板をコレクタ板、エミツタ
板、ベース板の順序で位置させることにより、即
ち、エミツタ電極４をコレクタ電極とベース電極
の間に配置することにより、トランジスタ回路の
インダクタンスをさらに小さくできる。このよう
な構成により、逆向きに電流が流れる電極片を互
いに最大限に接近させることができ、そして前記
した理由からそのインダクタンスを最小にでき
る。

本発明の別の実施例では、層状構造体から絶縁
された補助放熱板８も設けられる。その補助放熱
板８は、層状構造体の周縁部に沿つて配置されて
いる柱状体９と、その層状構造体にあけられてい
る貫通孔を通る柱状体１０とにより主放熱板２に
連結される。

補助放熱板８を用いることによつてこのトラン
ジスタの冷却面を大幅に広くすることができる。
そして、その熱抵抗は低くなり、負荷容量は増大
する。また、このトランジスタの剛性も大きくな
る。

本発明に従つて、絶縁体６（第３図）は電極か
ら絶縁された導電領域１１を有する。トランジス
タ構造体１のそれぞれのリードは各導電領域１１
に接続され、標準の導体の形に作られたヒユーズ
５は前記領域１１をトランジスタのそれぞれの電
極に接続する。

このような実施例により組立密度を高くでき、
トランジスタの質量−寸法特性を小さくできる。

トランジスタ製造における重要な要因は、トラ
ンジスタ構造体のリードを電流ピツクオフ２０に
接続する通信結線の長さである。それらの線の長
さは電流ピツクオフの構造と場所に依存する。そ
れらの線を短くすることにより洩れインダクタン
スが小さくなるとともに、電力の損失が減少す
る。

ここで、ｒ個の素子が配置される最も一般な形
たとえば長方形の平面について考えることにす
る。

各素子がそのような平面を１辺がａの正方形で
占め、それらの素子の電極を、平面上の素子の位
置に応じた種々の長さの導体により電流ピツクオ
フに接続する。それらの導体は長方形の辺に平行
に延び、電流ピツクオフはそれらの辺の１つの上
に配置される。導体上の電流密度は同じである。

長方形の１辺上にＳ個の素子が配置されるもの
とすると、他の辺にはKS個の素子が配置され、
その平面上のトランジスタの数はｒ＝KS² (9) となる。ここに、Ｋは長方形の辺の比を指定する
係数である。

KS個の素子を有する長方形の一辺に電流ピツ
クオフを配置すると、その辺の１つの端の点と電
流ピツクオフの間にＸ個の素子が配置され、電流
ピツクオフとその辺の他の端の点の間に（KS−
Ｘ）個の素子が配置される。そうすると、その平
面上の結線の長さは次式で表わされる。

この式からＫとＸを微分しそれらを零に等しい
と置くと、 δL／δX＝2X−√＝０ (11) δL／δK＝ｒ（Ｋ−１）−2X²＝０ (12) (9)式を用いて(11)、(12)式からＫとＳを求めると、が得られる。すなわち、結線の最短長は、長辺と
短辺の長さの比が２に等しく、電流ピツクオフが
長辺の中点に配置されるようなものである。

（13）式を(10)式に代入すると結線の最短長L_nio
が次のように得られる。

式(10)〜（14）は結線の相対的な長さを与える。

第１１図には（15）式を基にしたグラフが示さ
れている。このグラフは、電流ピツクオフの種々
の場所（Ｘ＝０、Ｘ＝0.25KS、Ｘ＝0.5KS）にお
いて、長方形の辺の比に対する結線の相対的な長
さの依存性を示すものである。

Ｘ＝0.5KSの場合における前記依存性のキヤラ
クタと構造の理由、および長方形のトランジスタ
を用いることの便利さなどを考慮にいれて、長辺
と短辺の比は３以下に選ばれる。これによつて結
線の長さを短くでき、従つてトランジスタ回路に
おける損失を小さくできる。

本発明のトランジスタにおけるある数のユニツ
トの配置は以上説明した実施例におけるものとは
異なることがある。トランジスタの形と、組立孔
の寸法および構成は原則として任意にでき、この
トランジスタを用いる装置の組立を便利にするた
めに電流ピツクオフは任意の場所に配置できる。

一般に知られているように、外部回路の結線イ
ンダクタンスと電極回路のインダクタンスの存在
のためにトランジスタが迅速に遮断されると、電
流が転流される間にコレクタ電極とエミツタ電極
の間に過電圧が現われる。その過電圧の極性は電
源電圧の極性に一致する。本発明においては、エ
ミツタ電極とコレクタ電極の間に接続されて、ト
ランジスタ構造体の場所の領域上に配置される過
電圧保護回路網１２を用いることにより、スイツ
チング時におけるこのトランジスタの信頼度を高
くすることが提案されている（第４，５，６，７
図）。

一般にツエナーダイオードと呼ばれている安定
ダイオード１３（第５図）、バリスタ１４、また
は直列接続されたコンデンサ１５とダイオード１
６（第６，７図）をそのような回路網１２に使用
できる。後者の場合には、このトランジスタの別
の実施例に外部電流ピツクオフを有する補助電極
１７を用いる。コンデンサ１５と各回路網１２の
ダイオード１６との接続点は電極１７に接続され
る。

過電圧が回路網１２を動作させる電圧に達する
と（第４，５，６，７図）（たとえば安定ダイオ
ードまたはバリスタを安定化する電圧）、開放状
態にあるトランジスタ構造体１を前に流れていた
電流は、前記回路網１２に流れ始め、コレクタ電
極とエミツタ電極の間の電圧上昇が停止する。回
路網１２の動作電圧をトランジスタ構造体の最高
許容電圧より低いように選択すると、トランジス
タ構造体はトランジスタの遮断時に起り得る降伏
から保護される。

コレクタ電極の領域上に回路網１２を分布させ
ることにより、全てのトランジスタ構造体にかか
る過電圧を一様に低くして、トランジスタの信頼
度を高くできる。

低いダイナミツク抵抗値と、高い許容消費電力
容量とを有するバリスタ１４を回路網１２として
用いることにより、大きな電流が転流される時、
および電極回路中に比較的大きなインダクタンス
が存在する場合に、トランジスタ構造体を効果的
に保護できる。

過電圧保護回路網として安定ダイオードとバリ
スタが用いられると、電極回路内のインダクタン
スに蓄積されているエネルギーは安定ダイオード
とバリスタにより消費される。ある場合（周波数
と転流電流が高い時）にはそれらのエネルギーが
大きくなり。トランジスタの効率が大きく低下す
る。

過電圧保護回路網として、直列接続されたコン
デンサとダイオードを用い、各回路網のコンデン
サとダイオードの接続点を補助電極に接続するこ
とにより、信頼度ばかりでなく効率を高くでき
る。

ここで、回路網１２が存在する場合に本発明の
トランジスタが遮断される過程について説明す
る。トランジスタ構造体が遮断されると、第８図
に示した電極回路のインダクタンス中に貯えられ
ている全てのエネルギーは保護回路網のコンデン
サに貯えられ、トランジスタ構造体にかかる過電
圧を低くする。このエネルギーは、装置の入力端
子または出力端子へ送ることができ、または装置
の補助回路に電力を供給するために用いることが
できる。補助電極回路のインダクタンスはトラン
ジスタのスイツチング過程に影響を及ぼさない。
その理由は、保護回路網が直流回路を介して互い
に接続されるからである。

第９図ａ，ｂ，ｃにはパルス式の定電圧調整器
の回路図が示されている。この定電圧調整器に前
記過電圧保護回路網が用いられると、コンデンサ
に貯えられているエネルギーが、装置の入力端子
と（第９図ａのバツク調整器）、装置の出力端子
と（第９図ｂの昇圧調整器）、装置の入力端子と
出力端子の間の中間回路（第９図ｃの反転調整
器）とに送られる。従つて、本発明によりトラン
ジスタ構造体にかかる過電圧を低くするばかりで
なく、貯えられているエネルギーを効果的に使用
して信頼度と効率を高くできる。

直流−交流電圧変換器（および本発明のトラン
ジスタの最も広い応用分野の１つである変換技
術）の回路におけるトランジスタの動作の特徴の
１つは、変換器が抵抗および誘導負荷で動作する
場合に、反転電流通路に接続されることである。
トランジスタがスイツチングを行つた瞬時には負
荷を流れている電流はその向きを変えず、トラン
ジスタ内を逆向きに流れる。反転モードにおける
トランジスタの増幅度の何分の１であるから、逆
電流が流れるとトランジスタは導通させられるた
めにトランジスタ構造体は降伏させられる。

逆電流からトランジスタを保護し、負荷インダ
クタンス内に貯えられているエネルギーを再生す
るために、本発明のトランジスタに少くとも１個
のダイオード１８（第１０図）を組込み、そのダ
イオードの一方のリードをコレクタ電極の電流ピ
ツクオフ近くでコレクタ電極に接続し、他方のリ
ードをエミツタ電極４に接続することを本発明は
提案するものである。

ダイオード１８をこのトランジスタに組込みコ
レクタ電極とエミツタ電極の間にそのダイオード
を接続することにより、このトランジスタは逆電
流から保護されることになる。ダイオードをコレ
クタ電極の上に置くことにより、被覆のないダイ
オードを用いてコレクタ電極に直接電気的に接触
させることができ、ダイオードに直列接続される
スプリアス・インダクタンスを小さくできるとと
もに、このトランジスタを用いる装置の質量−寸
法特性を小さくできる。

過電圧保護回路網とダイオードに安全素子１９
（第５，６図）を接続することにより、前記回路
網の素子とダイオードの降伏からトランジスタを
保護できる。そのような降伏が起きた時は、それ
ぞれの安全素子１９がとばされて、故障した素子
をトランジスタ回路から切り離すから、安全素子
を接続することにより本発明のトランジスタの信
頼度を高くできる。

本発明により、信頼度の低いトランジスタ構造
体を用いて実際上故障を起さないトランジスタを
作ることができる。この大きな利点を用いること
により任意の電流容量の高信頼性トランジスタを
安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトランジスタの全体図、第２
図は第１図の−線に沿う拡大断面図、第３図
は較正された導体の形で作られたヒユーズを用い
ている本発明のトランジスタの層状構造を示す概
略拡大斜視図、第４図はトランジスタ構造体の場
所の上に配置される過電圧保護回路網を有する本
発明のトランジスタの全体図、第５図は過電圧保
護回路網が安定ダイオードとバリスタで作られて
いる本発明のトランジスタの別の実施例の電気回
路図、第６図は補助電極を有する本発明のトラン
ジスタの別の実施例の回路図、第７図は第６図に
示すトランジスタの一部の拡大斜視図、第８図は
トランジスタ回路のインダクタンスの分布を示す
回路図、第９図ａ，ｂ，ｃは第６，７図に示すト
ランジスタを用いているパルス式定電圧調整器の
３種類の主な回路の回路図、第１０図は本発明の
トランジスタの別の実施例の全体図、第１１図は
電流通路の相対的な長さと、長方形の辺の比およ
び電流ピツクオフの位置との関係を示すグラフで
ある。１……トランジスタ構造体、２……主放熱板、
３……ベース電極、４……エミツタ電極、５……
ヒユーズ、６……絶縁体、７……孔、８……補助
放熱板、９，１０……柱状体、１１……導電領
域、１２……過電圧保護回路網、１３……安定ダ
イオード、１４……バリスタ、１５……コンデン
サ、１６，１８……ダイオード、１７……補助電
極、１９……安全素子、２０……ピツクオフ。

Claims

【特許請求の範囲】１板の形をしているＮ個のトランジスタ構造体
１と、これらのトランジスタ構造体が配置され、
該トランジスタ構造体個々の主放熱板となると共
に、コレクタとなるコレクタ電極２と、絶縁体６
を介して前記コレクタ電極２に重ね合わせられ、
前記トランジスタ構造体の各ベースリードが電気
的に接続される板状のベース電極３および前記ト
ランジスタ構造体の各エミツタリードが電気的に
接続される板状のエミツタ電極４と、前記トラン
ジスタ構造体１のベースリードおよび前記ベース
電極３間、前記トランジスタ構造体のエミツタリ
ードおよび前記エミツタ電極４間にそれぞれ接続
されるヒユーズ５と、外部接続のためにそれぞれ
前記コレクタ電極２、ベース電極３およびエミツ
タ電極４に設けられる電流ピツクオフ２０と、前
記トランジスタ構造体と並べて前記コレクタ電極
２に分布配置される少なくとも２個の過電圧保護
回路網１２とを備え、前記コレクタ電極２、ベー
ス電極３およびエミツタ電極４は長方形で同じ寸
法を有し、且、エミツタ電極４がコレクタ電極２
とベース電極３との間にくるようにして重ね合わ
せられ、前記電流ピツクオフ２０は長方形電極の
長辺上に位置させられ、前記ベース電極３、エミ
ツタ電極４および絶縁体６は前記ベースリードお
よびエミツタリードを通す孔７を有し、前記各絶
縁体６は、前記電極とは絶縁された導電領域１１
を有し、前記トランジスタ構造体のベースリード
およびエミツタリードがこの導電領域１１に接続
され、前記過電圧保護回路網１２が前記コレクタ
電極２とエミツタ電極４との間に接続され、前記
トランジスタ構造体の数Ｎは、統計的な予測に従
つて定められた装置全体の有効寿命の範囲内で正
常に動作するものが、少なくとも所定の電流負荷
のために必要とする個数ｎに等しくなるように選
択されていることを特徴とするトランジスタ。２長方形をした前記コレクタ電極２およびエミ
ツタ電極４の長辺と短辺の比は３より小さいこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトラン
ジスタ。３前記各ヒユーズ５は標準的な裸導線の形状を
有し、前記ベース電極３および前記導電領域１１
間、前記エミツタ電極４および前記導電領域１１
間に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載のトランジスタ。４前記ベース電極３およびエミツタ電極４から
絶縁され、且、これらの周縁部に配置された第１
の柱状体９と、前記ベース電極３およびエミツタ
電極４に設けた孔を通る第２の柱状体１０とによ
つて前記コレクタ電極２に接続された補助放熱板
８を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載のトランジスタ。５前記過電圧保護回路網１２は安全素子１９を
介して前記コレクタ電極２とエミツタ電極４との
間に接続されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のトランジスタ。６前記過電圧保護回路網１２として安定ダイオ
ード１３を用いたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第５項記載のトランジスタ。７前記過電圧保護回路網１２としてバリスタ１
４を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第５項記載のトランジスタ。８前記過電圧保護回路網１２はコンデンサ１５
およびダイオード１６の直列接続回路を含み、こ
のコンデンサ１５およびダイオード１６の相互接
合点が補助電流ピツクオフを有する補助電極に接
続されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第５項記載のトランジスタ。９一方のリードが前記電流ピツクオフの近くの
コレクタ電極２に接続され、他方のリードが前記
エミツタ電極４に接続されたダイオード１８を備
えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれかに記載のトランジスタ。