JPH054276Y2 - - Google Patents

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JPH054276Y2
JPH054276Y2 JP16104086U JP16104086U JPH054276Y2 JP H054276 Y2 JPH054276 Y2 JP H054276Y2 JP 16104086 U JP16104086 U JP 16104086U JP 16104086 U JP16104086 U JP 16104086U JP H054276 Y2 JPH054276 Y2 JP H054276Y2
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transistor
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current
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Description

【考案の詳細な説明】 【考案の属する技術分野】
本考案は主トランジスタと、該トランジスタを
駆動する補助トランジスタとをダーリントンに接
続してなるスイツチング手段としての複合半導体
装置に関するもので、特にこの複合半導体装置の
ターンオフ時における主トランジスタのコレクタ
電流の降下速度を適度に緩やかにし、この複合半
導体装置に加わる過度電圧(スパイク電圧)を低
減し得るような複合半導体装置に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一または
相当部分を示す。
【従来技術とその問題点】
第5図はこの種の複合半導体装置のターンオフ
時の回路図、第6図は第5図の要部動作を説明す
るための波形図である。 第5図においてQ2は主トランジスタ、Q1は主
トランジスタQ2を駆動するための補助トランジ
スタで、この2つのトランジスタQ1,Q2はダー
リントン接続されている。SRはこの複合半導体装
置をターンオフするためのターンオフ電源、VR
はこの電源SR内の直流電源、RRは同じくこの直
流電源VRの直列抵抗であり、この電源SRはトラ
ンジスタQ1,Q2をターンオフさせる際に図外の
開閉手段(例えばトランジスタ)を介してこの図
のように接続される。 補助トランジスタQ1のベースB1・エミツタ
E1回路と並列に接続されたダイオードD1は、
このターンオフの際、補助トランジスタQ1のベ
ースB1・エミツタE1間が逆ベース電流を阻止
できる状態になつたのちも主トランジスタQ2
ベースB2・エミツタE2間に逆ベース電流を流
し続けて主トランジスタQ2をオフさせるための
ものである。 第6図において、1は主回路電流IC、2は主
回路電流ICを構成する電流のうち補助トランジ
スタQ1に分流するコレクタ電流IC1、3は同じく
主トランジスタQ2に分流するコレクタ電流IC2、
4はトランジスタQ1,Q2のベース・エミツタ回
路を流れるベース電流IBである。 同図4の時点t1において第5図のような順方向
ベース電流IBを反転させる回路を形成すると、
同図4のように時点t1からt3まで(この期間をタ
ーンオフ時点t offという)逆方向のベース電
流が流れたのち、ベース電流が消滅する。このベ
ース電流の消滅の直前の時点t2Aから前記時点t3
の間に主回路電流ICは降下速度−dIC/dtで急速
に降下して消滅する。なおここで時点t1からほぼ
時点t2Aまでの間を蓄積時間tstg、ほぼ時点t2A
から、ほぼ時点t3までの間を降下時間tfと呼ぶ。 また同図4中時点t1からt2までの電気量q1(左
下下りの斜線部(または交叉斜線部))は補助ト
ランジスタQ1のベースB1・エミツタE1間の
蓄積キヤリヤ、同じく時点t1からt3までの電気量
q2(右下下りの斜線部)は主トランジスタQ2のベ
ースB2・エミツタ2間の蓄積キヤリアである。 次に第6図を参照しつつ、第5図の動作を説明
する。ダーリントン接続されたトランジスタQ1
Q2は、ターンオフ時にはベース・エミツタ間逆
バイアス電源としての直流電源VRにより、両ト
ランジスタQ1,Q2のベース領域に蓄積された過
剰少数キヤリアを引き抜くことによつて高速のス
イツチング動作が行われる。 第6図4のように前段の補助トランジスタQ1
のベース領域に蓄積されたキヤリアq1は期間
(t1,t2)に逆ベース電流IB1として引き抜かれ後
段の主トランジスタQ2のベース領域に蓄積され
たキヤリヤq2は、その1部の(前記キヤリヤq1
に等しい)キヤリヤが前記の期間(t1,t2)に引
き抜かれたのち、さらに引き続いて期間(t2,
t3)で逆ベースIB2として引き抜かれる。ここに
次のような関係が成り立つ。 IB1=VR/RR ……(1) IB2=VR−VF/RR ……(2) q1=∫t2 t1IB1dt ……(3) q2=q1+∫t3 t2IB2dt ……(4) ただしVFはダイオードD1の順電圧降下であ
る。なお現実には蓄積キヤリヤq1∫q2であり、(4)
式は q2≒∫t3 t2IB2dt ……(4A) と置換えてもよい。 従つて上式(1)〜(4)で示したように、トランジス
タQ1,Q2からなるダーリントン回路そのものの
蓄積時間tstgと降下時間tfはキヤリヤq1,q2が消
滅する時間で決まる。すなわち逆ベース電流IB1
とIB2を大きな値に設定すればする程時間tstgと
tfは短くなる訳である。 ところが一般的に蓄積時間tstgが短ければ短い
程、本回路は高周波動作が可能となるが、これに
伴つて降下時間tfが短くなり過ぎると主回路電流
の降下速度−dIC/dtも大きくなり、主回路配線
の浮遊インダクタンスと作用して、このターンオ
フ時に大きなスパイク電圧が発生し、この複合半
導体装置の破壊を招くおそれがあり、さらにこの
破壊防止のためには、前記スパイク電圧を吸収す
るための図外のスナバ回路の容量増大を計らなけ
ればならないと言う欠点がある。 そこでこれを防ぐため主回路電流の降下速度−
dIC/dtを下げようとし、ベース逆電流IB1,IB2
を小さな値としようとすると、この電流降下速度
−dIC/dtが下がる代わりに蓄積時間tstgも大き
くなり、この複合半導体装置の高周波動作への適
用が不可能になると言う欠点がある。
【考案の目的】
本考案は、上述の欠点を除去し、蓄積時間tstg
はそれ程長くなく、降下時間tfのみ長くできるス
イツチング用の複合半導体装置を提供することを
目的とする。
【発明の要点】
本考案の要点は、主トランジスタ(Q2など)
と、該トランジスタを駆動する補助トランジスタ
(Q1など)とをダーリントン接続してなる複合半
導体装置において、 前記補助トランジスタのベース・エミツタ回路
と並列に、該トランジスタのベース電流を阻止す
る極性のダイオード(D1など)と、該ダイオー
ドの順電流を阻止する極性のツエナダイオード
(ZD1など)または該ツエナダイオードと同等の
特性を持つ電圧阻止手段(ダイオードD2〜D4
など)との直列回路を接続し、 さらに該直列回路と並列に、少くともコンデン
サ(K1など)または該コンデンサとインピーダ
ンス(抵抗R1など)との直列回路と接続する点
にある。
【考案の実施例】
以下第1図ないし第4図に基づいて本考案の実
施例を説明する。第1図〜第3図は本考案装置の
それぞれ異なる実施例としてのターンオフ時の回
路図で、第5図に対応する。また第4図は第1図
の要部動作を説明するための波形図であり、第4
図1は主回路電流ICの波形で第6図1に、第4
図2はベース電流IBの波形で第6図4に対応す
る。 第1図においては第5図に対し、ダイオードD
1と直列にベース逆電流(つまりダイオードD1
の順電流)を阻止する極性のツエナダイオード
ZD1が設けられ、さらに補助トランジスタQ1
ベースB1、エミツタE1回路と並列にコンデン
サK1が設けられている。 次に第2図においては第1図のツエナダイオー
ドZD1の代わりに、ダイオードD1と同極性の
ダイオードD2〜D4の直列回路が設けられてい
る。第2図の回路では3つのダイオードD2〜D
4の順方向電圧降下の和が第1図のツエナダイオ
ードZD1のツエナ電圧とほぼ等しくなるように
選ばれ、順、逆ベース電流について第1図と第2
図とは等価の回路となつている。 また第3図は第1図のコンデンサK1と直列に
抵抗R1を設ける一方、ターンオフ電源SR内の抵
抗RRが取除かれている。 次に第4図を参照しつつ第1図ないし第3図の
動作を説明する。第1図では前述したように、補
助トランジスタQ1のベースB1・エミツタE1
回路と並列のダイオードD1と直列にカソードが
エミツタ側となるようツエナダイオードZD1を
接続している。これにより前記の式(2)における
VF(ダイオードD1の順電圧降下)がVF+VZD(た
だしVZDはツエナダイオードZDのツエナ電圧)に
置換わることとなつて、第4図ベース逆電流
IB20、即ち補助トランジスタQ1のベース領域の
蓄積キヤリヤq1が吸出されてこのベースB1・
エミツタE1回路が逆電流阻止能力を回復したの
ちのベース逆電流、つまり主トランジスタQ2
ベース逆電流IB2中の定常的な成分で、第6図の
期間(t2,t3)間のベース電流IB2に相当する電
流を小に、従つて第4図のように降下時間tfを長
くし、主回路電流降下速度−dIC/dtを低減する
ことができる。 ただしこのままでは主トランジスタQ2の蓄積
時間tstg(なお、前述のように補助トランジスタ
Q1のベース領域の蓄積キヤリヤq1は現実には主
トランジスタQ2の蓄積キヤリヤq2に比し極めて
小さいので、この複合半導体装置の蓄積時間tstg
は殆ど主トランジスタQ1の蓄積時間によつて定
まる。)も長くなり、高周波回路への適用が困難
となるので、主トランジスタQ1についての初期
のベース逆電流成分を増大させるため、補助トラ
ンジスタQ1のベースB1・エミツタE1回路と
並列にコンデンサK1を挿入する。 これにより主トランジスタQ2のベース逆電流
IB2は、補助トランジスタQ1の蓄積キヤリヤq1の
吸出しが終わつた初期の時点ではコンデンサK1
を流れて、ダイオードD1およびツエナダイオー
ドZD1は短絡されるので、ベース逆電流IB2の
値は第4図のように初めは大きく、時間と共に減
衰して前記の電流値IB20となる。このようにし
て主トランジスタQ2の蓄積時間tstgも小とするこ
とができる。 次に第2図の回路は前述したように第1図の回
路と等価であり、前記と同様なターンオフ動作を
行うことができる。 また第3図は、この複合半導体装置にターンオ
フ電源SRが接続された初期において補助トランジ
スタQ1のベースB1・エミツタE1回路を流れ
るべきベース逆電流IB1の1部がコンデンサK1
がバイパスして正味ベース逆電流の値が小となり
補助トランジスタQ1の蓄積時間tstgが増加しよう
とするのを防ぐために、コンデンサK1と直列に
抵抗R1を接続してコンデンサK1を通電流を抑
制しようとしたものである。
【考案の効果】
本考案によれば主トランジスタQ2と、該トラ
ンジスタQ2を駆動する補助トランジスタQ1とを
ダーリントン接続してなる複合半導体装置におい
て、 前記補助トランジスタQ1のベースB1・エミ
ツタE1回路と並列に、該トランジスタQ1のベ
ース電流を阻止する極性のダイオードD1と、該
ダイオードD1の順電流を阻止する極性のツエナ
ダイオードZD1または該ツエナダイオードと同
等の特性を持つ電圧阻止手段としてのダイオード
D2〜D4との直列回路を接続し、 さらに該直列回路と並列に、少なくともコンデ
ンサK1または該コンデンサK1と抵抗R1との
直列回路を接続するようにしたため、次のような
効果を得ることができる。 蓄積時間tstgが短く降下時間tfの長い、つま
り高周波回路に適し、かつターンオフスパイク
電圧の発生しにくい複合半導体装置が得られ
る。 降下時間tfの期間中の逆ベース電流IB20が小
さいため、主トランジスタの逆バイアス安全動
作領域RBSOAが増加し、従つて複合半導体装
置の信頼性が増加する。 主回路電流が増えるに従つて、この複合半導
体装置の蓄積キヤリヤが増加するため、逆ベー
ス電流がこの蓄積キヤリヤに比して相対的に少
なくなり、降下時間tfが長くなるため、主回路
電流増加に基づくスパイク電圧の増加を防止で
き、スパイク電圧を最も抑制したい高電流領域
において本考案は最も効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図はそれぞれ本考案装置の異
なる実施例としてのターンオフ時の回路図、第4
図は第1図の要部動作を説明するための波形図、
第5図は第1図に対応する従来装置の回路図、第
6図は第5図の要部動作を説明するための波形図
で第4図に対応するものである。 Q1……補助トランジスタ、Q2……主トランジ
スタ、D1〜D4……ダイオード、ZD1……ツ
エナダイオード、K1……コンデンサ、R1,
RR……抵抗、SR……ターンオフ電源、VR……直
流電圧。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 主トランジスタと、該トランジスタを駆動する
    補助トランジスタとをダーリントン接続してなる
    複合半導体装置において、 前記補助トランジスタのベース・エミツタ回路
    と並列に、該トランジスタのベース電流を阻止す
    る極性のダイオードと、該ダイオードの順電流を
    阻止する極性のツエナダイオードまたは該ツエナ
    ダイオードと同等の特性を持つ電圧阻止手段との
    直列回路を接続し、 さらに該直列回路と並列に、少くともコンデン
    サまたは該コンデンサとインピーダンスとの直列
    回路を接続することを特徴とする複合半導体装
    置。
JP16104086U 1986-10-21 1986-10-21 Expired - Lifetime JPH054276Y2 (ja)

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JPS6367265U JPS6367265U (ja) 1988-05-06
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