JPH04133621A - スイツチ装置 - Google Patents

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】 【産業上の利用分野】

この発明は多数の電界効果トランジスタ等の固体スイッ
チ素子を用い、これらの固体スイッチ装置を同時にＯＮ
・ＯＦＦするようにしたスイッチ装置であって、特に、
放電励起レーザ装置等における高電圧スイッチとして用
いて好適なスイッチ装置に関するものである。

【従来の技術】

第６図は従来の放電励起レーザ装置としてのエキシマレ
ーザ（Ｅｘｃｉｍｅｒ　　：　　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ｄｉ
ｍｅｒ）装置に用いられる放電回路を示す回路図である
。図において、１０は高圧電源、１１は高圧電源１０の
一端に接続された充電用のりアクドル、２はリアクトル
１】に直列に接続された充電用のコンデンサ、９はコン
デンサ２と高圧電源ＩＯの他端との間に設けられた放電
用の一対の電極、１３は電極９間の放電により発生した
レーザ光、１２は電極９と並列に接続された充電用のり
アクドル、８は電極９と並列に接続されコンデンサ２か
ら電荷が転送されるコンデンサ、１はりアクドル１１と
コンデンサ２との接続点と高圧電源１０の他端との間に
接続された電荷転送用の高電圧スイ・ンチとしてのサイ
ラトロンである。なお、一対の電極９は希ガス、ハロゲ
ンガス等の放電ガス中に配されている。 第７図は上記第６図の放電回路を用いたエキシマレーザ
装置を示す斜視図であり、第６図と同一部分には同一符
号が付されている。尚、第６図の高圧電源１０及びリア
クトル１１．１２は図示を省略されている。 第７回において、高電圧スイッチとしてのサイラトロン
１は導電材から成る円筒形の容器６に収納され、この容
器６の一端には絶縁体から成る蓋７が設けられている。 上記充電用のコンデンサ２は複数個設けられ一列に配さ
れている。このコンデンサ２の一端とサイラトロン１の
一端とは略し字状を成す導電板４を介して接続されてい
る。また、コンデンサ２の他端は細長い導電板３に接続
されている。また、細長い箱状の導電材から成る容器５
が設けられ、この容器５には上記放電ガスが満たされる
と共に、一対の細長い放電用の電極９が設けられ、その
−方の電極９は上記導電板３に設けられ、他方の電極９
はこの容器５の底部に設けられている。また、この容器
５の一端は上記容器６を介してサイラトロン１の他端に
接続されている。 また、容器５の両側の内壁と導電板３の両側面との間に
は電荷が転送される上記コンデンサ８が複数個接続され
ている。 以上の構成により、第６図と等価な放電回路が構成され
る。 次に動作について説明する。 第６図において、サイラトロン１がＯＦＦの状態で、高
圧電源１０が投入されると、先ず、高圧電源１０−リア
クトル１１−コンデンサ２−リアクトル１２−高圧電源
１０の充電ループが形成されてコンデンサ２が充電され
る。次いでサイラトロン１が点弧すると、コンデンサ２
−サイラトロン１−コンデンサ８の電荷転送ループが形
成されて、コンデンサ２が放電し、その電荷がコンデン
サ８に転送される。従って、このコンデンサ８の両端電
圧、即ち、一対の電極９間の電圧が上昇し、放電電圧に
達すると電極９間に放電が生じる。この放電により容器
５内のガスが励起され、その際にパルス状のレーザ光１
３が発生する。 上述した従来の放電回路においては、高電圧スイッチと
してサイラトロン１を用いている。しかしながらサイラ
トロン１はインダクタンスが大きく、このため電極９間
の放電電圧の立上りが遅くなって、安定な放電が得られ
ず、また、予熱時間を要したり、さらには温度に対して
敏感であるため、温度制御のための装置を設ける必要が
ある等の種々の欠点がある。 この対策として、本出願人は、サイラトロンに代えて多
数の固体スイッチ素子を用し）たスイッチ装置を提案し
ている。第８図は固体スイ・ンチ素子として電界効果ト
ランジスタ（以下、ＦＥＴと言う）１４を用い、多数の
ＦＥＴ１４を直並列に接続することにより、スイッチ装
置１５を構成した例を示す。このスイッチ装置１５を第
６図のサイラトロン１に代えて接続し、全てのＦＥＴ１
４を同時にＯＮと成すことにより、上記コンデンサ２の
放電電流を流すことができる。 このスイッチ装置１５を実現する場合は、複数のＦＥＴ
１４を互いに接続して一体化することにより、１つのモ
ジュールを作り、このモジュールを複数個接続してスイ
ッチ装置Ｘ５を構成することになる。

【発明が解決しようとする課題】

従来の固体スイッチ素子を用いたスイッチ装置１５は以
上のように構成されているので、次のような問題が生じ
ていた。 第８図のＦＥＴ１４の直並列回路において、図示のよう
に左側に電源端子が設けられているものとすると、各Ｆ
ＥＴ１４を流れる電流の電流ループとなる導体のインダ
クタンスしは電源に近い方が遠い方より小さくなる。第
９図はその理由を説明する図であり、電流Ｉの電流ルー
プの面積をＡ。 その奥行を！とする。なお、ｌはここでは一定とする。 第９図において、電流ループを形成する導体のインダク
タンスしは、 Ｌ−μ０　　　　　・・　・・　・　（１）但し、μＯ
：誘電率 で表わされる。従って、第９図においては、図の電流ル
ープの右側へいくほどＬが大きくなる。即ち、第８図の
場合、直並列回路を構成する各ＦＥＴ１４に関して言え
ば、左側のＦＥＴ１４に対する電流ループのインダクタ
ンス［、は小さく、右側のＦ巳ＴＬ４に対する電流ルー
プのインダクタンスしは大きくなる。また、インダクタ
ンスＬの違いによる電流Ｉは 但し、■ｏ　：電圧、Ｃ；コンデンサ２．８の合成容量
、ｔ：時間 で表わされる。第１０図は異なるインダクタンスＬ、Ｌ
”　（１〕　＜Ｌ）についての電ｉ■の波形を示すもの
で、インダクタンスＬ°の場合の電流波形が短時間に急
峻な波形となっていることが判る。 以上に述べたことから明らかなように、第８図において
は、左側、即ち、電流ループの電源側に近いＦＥＴ１４
に電流が集中してこのＦＥＴが破壊することがある等の
課題があった。 この発明は上記のような課題を解消するため番こなされ
たもので、固体スイ・ソチ素子の破壊を確実に防止する
ことのできるスイッチ装置を得ることを目的としている
。

【課題を解決するための手段】

この発明に係るスイッチ装置は、複数の固体スイッチ素
子をモジエールに内蔵させると共に、モジュール内の各
固体スイッチ素子に対してそれぞれ等距離となるように
共通の導電板を接続したものである。

【作　用】

この発明における導電板はモジュール内の各固体スイッ
チ素子に対して等距離にあるので、この導電板から電流
を供給したときの、各固体スイッチ素子に対する電流ル
ープのインダクタンス力く等しくなり、特定の固体スイ
ッチ素子に電流が集中することがない。

【実施例】

以下、この発明の一実施例を図につＧ）で説明する。 第３図（ａ）、（ｂ）は複数のＦＥＴ１４を内蔵するモ
ジュールの実施例を示すもので、第３図において、１６
はモジュールで４個のＦＥＴＩ４が並列に配され、各Ｆ
ＥＴ１．４よりドレインＤ。 ソースＳがそれぞれ等しい長さで外部に導出されている
。 第１図（ａ）、（ｂ）は上記構成によるモジュール１６
を複数個用いて構成したこの発明の一実施例によるスイ
ッチ装置１５を、前述したエキシマレーザ装置に適用し
た場合の実施例を示す平面図及び側面図、第２図はその
斜視図であり、第３図及び第７回と対応する部分には同
一符号を付して説明を省略する。なお、第２図において
は、ＦＥＴ１４はスイッチの形で図示されている。 第１図において、１７は断面が駒形を成す導電板で、そ
の下端がコンデンサ２に接続されている。 １８は導電板で、その下端がコンデンサ８に接続されて
いる。 この発明によるスイッチ装置１５は、２つの導電板１７
．１８によりその上下において挟持された状態で保持さ
れている。スイッチ装置工５は、それぞれ第３図の構成
を有する多数のモジュール１６を用いて構成されており
、これらのモジュール１６を図示のように直列方向及び
並列方向に積層した構成となっている。なお、第１図で
はモジュール１６内のＦＥＴ１４は３個用いられている
。 最上段のモジュール１６のドレインが導電板１７の上部
の水平部分に接続され、この導電板１７の垂直部分と全
てのモジュール１６とは等しい距離ａを隔てて配されて
いる。また、最下段のモジュール１６のソースが導電板
１日に接続されている。 次に動作について説明する。 先ず、コンデンサ２に充電を行った後、スイッチ装置１
５をＯＮと成す。このスイッチ装置１５の制御は、図示
せずも制御回路より各モジュールのＦＥＴ１４の共通ゲ
ート端子（図示せず）にトリガ信号を加えて、全てのモ
ジュール１６内のＦＥＴ１４を導通させるように成され
る。スイッチ装置１５がＯＮすると、コンデンサ２に充
電された電荷が導電板１７からスイッチ装置１５及び導
電板１８を通じてコンデンサ８に転送される。これによ
って一対の電極９間に放電が発生してレーザ光が得られ
る。 スイッチ装置１５が導通する際、全てのモジュール１６
内の全ての並列接続されたＦＥＴ］４に対して導電板１
７が等距離ａを以って配されているため、この導電板１
７及びスイッチ装置１５を通して流れる電流Ｉの電流ル
ープのインダクタンスは、全ての並列接続されたＦＥＴ
１４について等しくなる。即ち、第９図におけるＡが全
てのＦＥＴ１．４に対して等しくなる。なお、第９図の
ｌは第１図及び第３図のモジュール１６の並列方向の長
さに応したものとなる。 以上により、モジュール１６内の特定のＦＥＴ１４に電
流が集中してＦＥＴ１４が破壊することが防止される。 第４図は他の実施例を示す平面図及び側面図を示すもの
であり、導電板１７に切欠部１７ａを設けた場合である
。スイッチ装置１５を用いてレーザ装置を構成する場合
、隣接する他の装置や部品との配置やスペースの関係で
、導電板１７を変形させ、例えば図示のような切欠部１
７ａを設けることがある。このような場合は、切欠部１
７ａの形状に応してモジュール１６の配置をずらせるこ
とにより、前述した等距離ａを得るように成し、これに
より、全てのＦＥＴ１４に対する電流ループのインダク
タンスが等しくなるようにしている。 第５図はさらに他の実施例を示す側面図であり、上記と
同し理由により、導電板１７を変形させて斜面１７ｂを
設けた場合である。この場合は上記斜面１７ｂと対向す
るモジュール１６ａ内のＦＥＴ１４のドレインＤとソー
スＳとを図示のように斜面１７ｂの傾斜角と等しい傾斜
角で斜めに形成して、斜面１７ｂとドレインＤ、ソース
Ｓとが平行になるようにし、これによって、導電板１７
との距離ａを保つようにしている。 なお、上記各実施例では、固体スイッチ素子としてＦＥ
Ｔ］４を用いたが、その他ＩＧＢＴ、サイリスク等の素
子を用いてもよい。

【発明の効果】

以上のように、この発明によれば、モジュール内の複数
個の固体スイッチ素子に対して等距離となるように導電
板を設けた構成としたので、この導電板から電流を供給
したときの、各固体スイッチ装置に対する電流ループの
インダクタンスが等しくなり、このため特定の固体スイ
ッチ素子に電流が集中することがなく、ＦＥＴが破壊さ
れることを防止できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１閲はこの発明の一実施例によるスイッチ装置をレー
ザ装置に適用した場合の実施例を示す平面図及び側面図
、第２図は同しく斜視図、第３図はスイッチ装置番ご用
いられるモジエールの平面Ｖ及び側面図、第４図はこの
発明の一実施例によるスイッチ装置をレーザ装置に適用
した場合の他の実施例を示す平面図及び側面図、第５図
は同しくさらに他の実施例を示す側面図、第６図は従来
のレーザ装置における放電回路を示す回路図、第７図は
従来のサイラトロンを用いたレーザ装置を示す斜視図、
第８図は従来のＦＥＴを用いたスイ・ノチ装置を示す回
路図、第９図は従来のスイ・ンチ装置の動作の説明図、
第１０図は第９図の電流ループを流れる電流の波形図で
ある。 １４は固体スイッチ素子、１５はスイッチ装置、１６は
モジュール、１７は導電板。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特　許　出　願　人　　三菱電機株式会社（外２名） 第 図 ン １７＠を杖 第 図 ｏ１ ｂｌ 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 並列に配された複数個の固体スイッチ素子を内蔵するモ
   ジュールと、上記モジュール内の複数個の固体スイッチ
   素子に対してそれぞれ等距離となるように共通に接続さ
   れて上記複数個の固体スイッチ素子の並列回路を構成す
   る導電路とを備えたスイッチ装置。