U.D.C.る21.382.333:54る.28

シリコン交流制御整涜素子とその応用Silicon AC Controlled Recti負er andIts

守 田 啓 一*KeiicbiMorita

Application

岡 野 貞 夫*Sadao Okano

岩 田 幸 治*K∂jiIwata

内 容 梗 概

シリコン交流制御整流素子(以下FLSと略称)が交流制御可能な半導体素子として開発され,シリコン制御

整流素子(以下SCRと略称)とともに交流,直流の制御が半導体素子で可能となり各方面に広範困の応用が期

待される｡FLSはゲート制御により交流の対称制御を行なうことができる素子で,シリコンパルス素子(以下

BIACと略称)と組み合わせて使用することにより可変抵抗器とコンデンサからなる簡単なゲート回路で制御

可能である｡

調光装置,温度制御,小容量電動機速度制御など広範囲の応用が考えられる｡日立製作所では5A,16A200

VのFLSを開発したので素子の動作原理,特性および応用について述べる｡

第1蓑 SCR,FLS,SSS 比 較 表

1.緒 口

現在家電部門から強電部門にわたり各種整流装置に賞用されてい

るSCR素子は直流スイッチであり,交流スイッチとして使用する場

合は2個のSCR素子を逆並列に接続して交流制御を行なう必要が

ある｡この方式は回路の複雑さ,価格の点から1個の半導体交流ス

イッチの開発が要望されてきた｡

交流スイッチとしては1959年R.W.Aldrich,N.Holonyak,Jr(1)

氏によるSilicon SymmetricalSwitch(SSS)が報告された｡こ

れは同一接合中にpnpn接合を遵並列に構成したものであって2端

子形の対称性交流スイッチである｡その後ハント社,トラソジトロ

ソ社,新電元社により3～60A容量の素子が製作されている｡一

方1964年初頭GE社からゲート制御可能な3端子形交流スイッチ

(Triac)-が販売され業界の注目するところとなった｡同時にTriac

制御用の交流パルス素子(Diac)も発表され販売されている｡

SCR,SSS,FLSについて比較すると弟】表のようになる｡SCR

を交流スイッチとして使用する場合2個の素子を必要としゲート回

路も複雑で価格上も問題がある｡SSS素子はゲートを有しないため

点弧させるためには阻止電圧以上の電圧パルスを主回路で印加する

必要があり制御回路が複雑である｡これらに比べてFLSは小さい

ゲート電力で制御可能であり制御回路もきわめて簡単である｡

日立製作所でほFLSの開発を鋭意すすめ5A,16A200V FLS

およびBIACを製作している｡

本報告でほFLS,BIACの動作原理,特性および応用について述

べる｡

2.動 作 原 羊里

FLS,BIACの動作原理の概要を述べる｡

2.1FLSの動作原羊聖

FI5は2個のpnpn接合を逆並列に組み合わせたものにゲートの

pn接合を付加した複合接合構造を持っている｡

説明を簡単にするため模型的に接合構造図の一例を弟1図に示

す｡Dlなるplnlp2n2接合とD2なるp2nlpln3接合およぴp2n5のゲ

ート接合部からなり,n3pln4に端子T2が,p2n2に端子Tlが,n5p2に

端子Gがついている｡Tl～T2間に負荷をとおして交流電源が接続

されTl～G問にゲート電源が接続されるとゲートパルスの位相変

化により負荷に印加される交流電圧が変わる｡T.～G間はP2層を

とおして短絡しているので後述するようにゲートに印加する電圧の

極性が⑳でも0でも点弧させることが可能でFLSの特長ある構造

日立製作所日立工場

SCR FLS SSS

シンボル

構 造

f 7C T7 f TlアP-

n

PL-･u 皿n

p

n n 爪

P n P n P n

AA At Aち

連流方向 1方向 2方向 2方向

電圧電流

特性

ヰ賀擬さ

喜好

電圧

き卓

電圧

紳

/電圧端子数 3 3 2

点弧方式ゲート信号 ゲート信号

主回路電圧パルス(ブレークオーパ

電圧以_t二で点弧)(ゲート正電圧で点弧) (ゲート正負電圧で点弧)

交流

スイッチ

回路

負荷 負荷負荷

AC

SCR

T,

Rl

SCR

Rl

Tl

R3Rユ

R才C

UJTTl

SRSR

1FLS1

ACR

SSS Rl

ACR2

L CISSS

CTBIAC

l叫

C2≠R3享

の一つである｡この点SCRの点弧機構と変わった点である｡

特性表示上FLSの靖子T2が正のときを第1象限,T2が負のとき

を第3象限とよびIQ,ⅢQの記号で表わす(第2図)｡以下IQ,

ⅢQで＋G,-Gの組み合わせに対する動作原理を述べる｡

(i)IQ,＋G(弟3-a図)

Dl部のplnlp2n2接合とゲート部とが動作対象となる｡ゲート

電流①がG→P2層一Tlを流れるとP2層横方向抵抗による電圧降

下によりJ3接合が正ノミイアスされ電子の注入②が起こる｡J6接合

は負バイアスされ動作に寄与しない｡その結果Jl接合が正バイア

スされJl接合をとおし正孔が注入されオン状態にはいる｡この

状態は普通のSCRの点弧機構と同じである｡

(ii)IQ,-G(弟3-b図)

Dl書lちのPlnlp2n2接合とJ6接合とが動作対象となる｡ゲート電

流L甘がTl-P2層一Gを流れるとP2層横方向抵抗により電圧降下

が生じJ6接合が正ノミイアスされ電子の注入②が起こる｡Ja接合

-30-

シリ コ ン 交 流 制 御 整 流 素 子 と そ の 応 用 1041

T】ゲート

電源

%～

CA

▼一

丁J

負 荷

J【n

//′

D-Jシ//イ

J6

T

%第1図 FLS 模 形 図

Tl

/(＼J

JI

J.

第2図 FLS V-Ⅰ特性と記号

1

①

個.個

J

ip,

負 荷T2

(a)IQ(Tl正)＋G

H11

†IA

/｢J

J2

J-

J.

n.

④

②

③

負 荷T2

†IA

(b)IQ(T.正)-G

第 3 図 FLS 動

α12

/′‾■-､ヽ

′′nJ, J2

第4図 BIAC動作説 明 図

～

l

J

負 荷

pl①

④

⑥

一口

n

⑨

⑤

②

l一

いAち

(e)皿Q(T2正)＋G

T.

①

～

J2

JI

J一

負 荷

托

④nl

l

P,

!⑨

卜A

(d)ⅢQ(1正)

‾‾‾‾■■-ゲート電流･････････一一･正札

作 原:埋 図

t

-G

---電子

は負バイアスされ動作に寄与しな

い｡つづいて②に相対するJl接合

が正バイアスされ正孔の注入③が

起こる｡③の正孔電流はJl～J5に

はさまれたPl層の横方向抵抗に

よる電圧降下によりJl接合が正バ

イアスされ正孔の注入④がはじま

りオン状態になる｡

(iii)ⅢQ,＋G(弟3-C図)

D2部のp2nlpln3接合とJ3接合

とが動作の対象となる｡ゲート電

流①がG→P2層→T.を流れるこ

とによりJ8】妾合が正バイアスされ

電子の注入②が起こる｡その結果

J2接合の正バイアスが一段と大き

くなり正孔の注入⑨が起こるがP2

層における横方向抵抗による電圧

降下によりさらにJ2接合が正バイ

アスされ正孔の注入④が起こる｡

この正孔電流はJl～J4間のPl層

横方向抵抗で電圧降下を生じJ4接

合を正バイアスし電子の注入がは

じまりオン状態となる｡

(iv)ⅢQ,-G(第3-d図)

D2部のp2nlpl恥接合とJ6接合

とが動作の対象となる｡ゲート電

流①がTl→P2層→Gを流れると

J6接合が正バイアスされ電子の注

入②が起こりJ2接合が一段と正バ

イアスされるため正孔の注入③が

起こる｡その正孔電流のためP2層

横方向抵抗による電圧降下が起こ

りJ2接合がさらに正バイアスされ

る結果正孔の注入④が起こる｡あ

とは(iii)で述べたと同様にしてム

接合から電子の注入⑤が起こりオ

ン状態になる｡

2.2 BIA⊂の動作原声里

pn接合における電流担体のなだ

れ増倍現象および漏れ電流増加に伴

うベース層の電気伝導度変調の現象

を利用して適当に設計されたトラン

ジスタにおいてベースを開放して使

用すると負性抵抗を有するダイオー

ドになることが知られている｡策4

図はその動作説明図である｡

いま,Tlを正,T2を負として電圧をあげてゆくと･Jl接合の降伏

電圧に近づくにつれてなだれ増倍係数M12が増す｡その結果漏れ電

流が増し電流ゲインα21が増し電流がふえる｡その結果電気伝導度

変調のためα21がさらに大きくなるためルI12ほ減少しその結果電圧

が下がり負性択抗を示すようになる｡負性抵抗領域を越えると電圧

は一定値(Vs)まで減少し電流は外部回路により制限される値にな

る｡同様にTlを負,T2を正として電圧を印加すると逝の動作が起

こるので対称形パルスを発生することになる｡

-31-

1042 昭和40年6月

FTOI FTO2

第5図 5A FLS

立

FROI FRO2

第6図16A FLS

3.FLS,BIACの製作法

3.1FLSの製作法

前述の動作原理に示したように各接合を有橙的に組み合わせIQ,

ⅢQ,＋G,一Gに対するゲート特性をできるだけ同一特性とし,

ゲート点弧電圧を小さくするT.へ/Gの短絡路を構成し,IQ,ⅢQ

の順方向電圧降下をそろえるような設計にしなければならない｡接

合は拡散法により製作され,拡散ウェファに接着をよくするため表

面処理を行ない,ペレットにエッチカットを行なったうえ端面を絶

縁材で被覆し銅ベースにほんだ付けを行ないガラスシールで封止す

る｡銅ペースにはネジ付六角ベースをつけて任用することもでき,

ローレット部を冷却片に圧入して使用することもできるようになっ

ている｡第5図に5AFLS,葬る図に16AFLSを示す｡

3.2 BtÅCの製作法

動作原理で示したように電流ゲイソαが主役を演ずるが,αに関

係する接合パラメータとしてベース層厚さおよぴライフタイムが関

係しブレークオーバ電圧にはベース比択抗の選択を留意せねばなら

ない｡応用上ゲート回路条件から必要とするブレークオーバ電圧お

よびサステイソ電圧Vsを考慮して設計する｢〕ブレークオーバ電圧

は対称性を要求されるので両接合の均一性,端面処理に十分気をつ

ける必要がある｡接合は拡散法で製作され適当な大きさに打抜いて

ペレットをつくりペース電極にはんだ付けされガラスシールで封止

される｡第7図にBIACを示す｡

4.素子の特性

4.1FLS の 特 性

現在FLSは定格電流5～16A(実効値),定格阻止電圧200V(せ

評 論 第47巻 第6号

第2表 FLS 規 格 表

形 式

定格阻止電圧 Vpeak

定 格 電 流 Arms

んカ月ゲーWpeal{

均ゲ【トwave

動 作 温 髭 ℃

保 管 温 度 ℃

最大締付トルク kg/cm

FTOIC

200

5一5

0.5

ー20～＋100

-20～＋100

20

最大電圧降下 Vpeak

在大点弧ゲート電駐.電流

第1象限ゲート＋

第1象限ゲートー

第3象限ゲート十

第3象限ゲーートー

1.75(電流せん頚値8A)

3V

3V

3V

3V

Ⅴ,接合部温度25℃

50ロ1A

75mA

100mA(代表値)

50mA

FROIC

200

16

0.5

-20～＋100

-20～＋100

20

1.75(電流せん頭値23A)

印加電圧6V,接合部温度25℃

Ⅴ

Ⅴ

Ⅴ

Ⅴ

501nA

75mA

lOOmA(代表値)

50mA

第7図 BIAC

縦軸10mA/cm 横軸100V/cm

第8図 FLSのオフ状態電圧電流特性

ん頭値)のものを製作している｡弟2表ほFTOIC形5A,および

FROIC形16AのFLSの規格表である｡

4.1.1オフ状態電圧電流特性

FLSのゲートに信号がほいっていないときにほ,SCRの順阻止

状態の特性と同様であり,この特性例を第8図に示す｡ブレーク

オーバ電圧は定格阻止電圧200Vのものでは,接合部温度25℃で

250～300Vであり,この値は接合部温度が上昇すると増加する｡

この素子をオン状態にするためには,端子GとTlの間にゲート

信号を加える｡この信号はiE負いずれでも可能である｡

4.l.2 オン状態電圧電さ充特性

オン状態電圧電流特性はSRとほぼ同様で,弟9囲および第10

図はFTOlおよぴFROlの代表的な特性を示したものである｡

オン状態の電圧降下ほⅢQのほうがIQに比べいくぶん大きく

なっている｡

4.1.3 ゲ ート 特性

FLSを点弧させるた捌こ,ゲート信号ほ正,負いずれでも可能

ー 32-

用応のそと子素流整御制流交ンコ‖ノシ

三)

望悪ヾヤギ垣

】,5 1_0 0.5

′lU

0.5 1.0 1.5

電圧降ドせん頭値(V)

5

接丹那i誌一望250C

lO

15

第9図 FTOl形FLSのオン状態

電圧電流特性

30ト .

言■一≦雪ヾ中宰領

02

0

｢､J

電巨三降下せん頭値(Ⅴ)

10

接で㌻部温度25勺C

20

30

(UOO(己

ヨ辞意‡+-ゝ

0.2

0

0

X

O

X

00

X

XX入

川飢肌

屯加

○

×

U 5 10 15 20 25 30

ゲート卓弧電流(mAl

第11囲 FTOl形FIノSのゲート点孤特性

の温度変化

10

>

』7･5

‡卓

15.0ニト

2.5

2･0--l･5-l･0-0･50

0 0.5 1.0 1.5 2.0

--2.5ゲ‾卜電流1:A)

【■5･0積丹部温度25日C

､7.5

-10

第12図 FTOl形FLSのゲート電圧電流特性

第10図 FROl形FLSのオン状態

電圧電流牛引生

であるが,ゲート感度は,IQで正のゲート信号を与えたとき,

およびⅢQで負のゲート信号を与えたときがもっともよく,この

状態で使用されるのが望ましい｡また一方向極性のみのゲート信

号を使用するときには,ゲートは負になるようにし,もっともゲ

ート感度の悪い,一ⅢQでゲート信号が正の場合は極力使用をさけ

るほうがよい｡FLSを点弧させるに必要なゲート信号は接合部温

度が高くなるほど小さくなる｡弟11図はFTOlの25℃および

100℃のゲート点弧電圧電流の代表例である｡弟12囲および弟

13図はFTOlおよびFROlのゲート電圧電流特性である｡

4.1.4 ターンオン特性

ターンオン時間は素子の点弧状態により異なっており,弟14図

ほ純抵抗負荷に対するFTOlのターンオン時間とターンオン彼の

主電流の関係を示したもので,IQG＋,王QG-,ⅢQG-,

ⅢQG＋の順にタ】ソオン時間が長くなっている｡クーソオン時

間はターンオン後の電流が増すにしたがって,長くなっているが,

この増加はおもに立上り時間の増加によるものである｡第15図

はFROlにつき,接合部温度25℃,印加電圧100V,ターンオン

後の電流30Aにしたとき,ターンオン時のFLSの端子電圧波形

1043

10

責

ゼ7･5

モぎ

15.0ニト

2.5

.0-l.5-1.0-0.5 00().51.01.52.0

-2.5ゲ一帖=三(Ⅴ)

‾5･0接J蛸fJ泊25bc

【-7.5

-10

第13周 FROl形FI-Sのゲート電圧電流特性

4.0

3.0

02

(∽ヱ

重曹八.†∴-小

1.0

0

/ IlIQG＋

/11】QG‾′_一一一IQG-

/1Q`;→▼

印加屯l†三100V

ゲート電iガ己100mA

積分吉β温度 25-c

1 10 100

1E流せん蜘百=A)

第14図 ターンオン時間の電流変化

縦軸50V/cⅢ1 構軸1/上S/cm

第15図 ターンオン時端子電圧波形

を示したものである｡

4.l.5 平均損失および許容電流

オン状態において,主電流により,FLSの内部で発生する熱損

失は通電電流の波形,通流角などによi)異なるが,FTOlについ

て,交流電流および単相半波電流で,位相制御しないときの最大

損失は第】る図および弟17図のようになる｡この熱損失を放散さ

せるために,電他流が大きくなると,放熱板が必要になる｡FLS

に流しうる許容電流ほ放熱板の大きさ,周閃温度などにより異な

ってくるが,FTOlについて,放熱板のない場合,および放熱板

として銅板を使用した場合につき,交流電流および単相半波電流

と周囲温度の関係を弟18図および弟19図に示す｡単相半波電流

では,通流角が小さいほど同じ平均電流に対する発生損失が大き

くなF),許容電流ほ少なくなる｡

-33-

1044 昭和40年6月

芸 4

昔

0 1 2 3 4 b

竃i允′た州白‾仏.･

第16阿 FTOlの平均損失(交盲允電流)

3

2

(く)

ぜ神〔訟斗′

乱

4{き〉

#空言)ナ

3

2

一5

き有半心漂騨

論評立

0 1 2 3 月

平均電流(A)

第17L基IFTOlの1一戸均損失(単相半波J

Vo 20 40 60 80 100

周囲温度(Oc)

第19図 FTOlの許容電流と周囲温度(単相半波)

第3表 BIAC(TAOl)規格蓑定格事項(周囲温度50℃)

第47巻,第6号

→勉疹0 20 40 60 80 100

閉脚温度(Dc)

第18図 FTOl許婚電流と田圃粘性(交流電流)

縦軸1mA/cm 横軸10V/cm

第20図 BIACの電圧電流特性

第21図 TAOlの低電

流領域の電圧,電流

特性

300

l

く 200l

こゴ

100

-40-30-20-10

010203040

FEJf(Ⅴ)

-100

-200

-300

項 目 条 件 l定格値

最大せん東電流 Ap㊤ak 10/`S幅パルス100c/c繰返し 】 2

最小せん頭出力電圧1ち8ak 下記回路にて20nの抵抗端子電圧に

より測定

100＼′

50ヲ′主20日

電気的特性(周囲温度25℃)

項 目 l最小値 代表値

ブレークオーパ電圧lち紬k l 28

ブレークオーバ電圧温度係数 %/℃ 0.1

値大最

24

ブ レ ーク オー

バ電淀 ′eApeak 200

ブレークオーバ電王王差 Vl=V2±10%Vz

ム2 81AC の 特性

BIACはFLSのゲート信号発生用として発表されているもので,

弟20図のような電圧電流特性をもっており,ブレークオーバ電圧を

こえると負性抵抗状態になり,電流が増すと電圧が下がってくる｡

弟3表はTAOl形BIACの規格表を示す｡この素子は弟3表の最

小せん頚出力電圧に示してあるような回路で,コンデンサが抵抗R

第22国 TAOlの高電

流債域の電圧,電流

特性

0.3

50.2

1ギ

‡要

0.1

-40-30-20-10

O 10 20 30 40

電圧(Ⅴ)

-0.1

-

-0.2

-0.3

を通して充電され,コンデンサ電圧がブレークオーノミ電圧に等しく

なるとBIACほ負性抵抗状態となり,コンデンサの電荷は負荷抵抗

を通して放電し,パルス電圧を発生する｡弟21囲および舞22図

はTAOlの低電流および高電流領域における代表的な電圧電流で

ある｡

-34-

シ リ コ ン 交 流 制 御 整 流 素 子 と そ の 応 用

負荷

寮10乳(a)

1(氾V

50%

FTOIC

｢--+針--･｢100V

50㌔

｢】垣亙トーーー

100VT R

AC:∃rb)

第23国 交流静止ス†､ソナ阿路

負 荷

ZⅥ｢51C

Rl伽)Q

ZW51C

第24図 巾 沈 静 止.ス イ､ソ チ

負 荷

R1

250k妃

C.0.1/ノF

TAOl

100Ⅴ1

509盲

(c)

FTOIC

FTOIC

FT()1C

第25図 FLSによる交流位相制御基本回路

5.FLSの応用および問題点

FLSはゲート信号によ～)正道両方向に噂通できる｡正負いずれの

ゲート信号でも点孤させることができる利点があるため交流制御要

素としては非常に便利であり,従来のSCRによる交流制御方式に

くらべて回路構成が簡略化され,装置の小形化,低価格化などに有

利である｡FLSおよぴBIACを俵田した具体的な応用回路につき,

動作,特性などを検討する｡

5.1静止スイッチ

弟23図はFLSを使用した交流静_lトスイッチ回路の例である｡

SCRを道並列に使用した回路に比べて非常に凹路が簡単になって

いる｡第23園(a)はスイッチSを閉じることにより電源より正ま

たは負のゲート信号が与えられ,FLSを点弧させる｡この回路のス

イッチSとしては,リードリレー,サーモスタット,リ ミットスイ

ッチなど小容量接点が使用でき,温度,圧力などの検出に有効であ

る｡弟23図(b)は直流電源によって制御する交流静止スイッチで

スイッチSとしてトランジスタを使用し,サニミスタ,フォトセル,

その他電気信号によって動作させることができる｡弟23図(c)は

交流電源によって制御する交流静止スイッチで,ゲート回路の位相

は電源回路の位相より進ませて加えることが望ましい｡この回路の

ゲート信号としては高周波でもよく,変圧器Tを小さくすることが

できる｡また電源周波数に同調したフィルタを使用して,周波数検

出も可台巨である｡

弟24図はスイッチSの切換えによって,正方向または逆方向のみ

に電流を流す直流スイッチである｡この回路でスイッチSを任意の

方向に閉じるとスイッチSに直列に接続されているダイオードによ

り電源電圧の正または負の一方向のみFLSのゲートに信号を与え,

半波整流された電流を正または負の一方向のみに通電することがで

100V

509盲

負 荷

r

R5

100記

R230kQ

R. 250kQ

UJT

ZW51E

R】

30k£之

0.1/ノF

ZW51E

第26｢実1SCRおよびUJTによる交流位相制御担】路

負 荷

ー洲鵬1R2

60k8

R350kd

C才0.1/JF

R1

250k虫

TAOl

C】0.1JJF

FTOIC

第27図 FLSによる交流位相制御広角度制御一日l路

100

80

八U

(U

ハhU

･･･→

(Lで･ニ』二ニー

※

1045

0 50 100 150 200

制御紙杭(k臼)

A ブレークオーノミ電圧 34V B ブレークオーパ電圧 90V

第28図 基本回路による位相制御特性

き,小形直流電動枚の正道運転などに利用することができる｡

5.2 交流位相制御回路

小形誘導電動機の速度制御装置,家庭用調光装置,電気炉および

熱器具の温度制御装置などの用途に対してFLSとBIACを使用し

た交流位相制御回路を適用することにより,非常に回路が簡略化さ

れる｡

弟25図はFLSおよびBIACによる交流位相制御の基本回路であ

る｡弟2る図のSCRとUJTを使用した交流位相制御回路の例と比

べ,構成回路部品が非常に少なく,簡単になっている｡弟25図は可

変抵抗RlおよぴコンデンサClよりなる位相調整回路で,Clの電

荷の一部が放電してFLSのゲートに点孤信号を与え導通させる｡

Rlを変化することによF),電源電圧とコンデンサ電圧の位相が変化

し,FLSの点弧位相を調整できる｡この回路でRlを大きくしてい

くと位相角170皮付近でコンデンサ電圧が低くなり,BIACのプレ】

クオーバ電圧に達しなくなるとFLSは点弧しなくなる｡この状態

からRlを小さくしていくと,位相角130皮付近で最初にFLSが導

通しはじめる｡このようにRlの変化のしかたで最大制御角が異な

ってくるのを,制御特性のヒステレシスとよんでおり,これはBIAC

の導適時と非導適時の回路条件の違いにより起こるもので,Rlを小

さくしていき,位相角が170度付近でBIACのブレークオーバ電圧

に達して点弧が起こっても,Clの電荷が一部放電するため,次の半

サイクルからは早くClが充電され,位相が進んでしまう｡この制御

回路により実効電圧で95～35%の電圧制御が可能である｡

弟27図はこのようなヒステレシスを小さくした回路でRlが大き

いとき,BIACを通してClの電荷の一部が放電しても,R3を通し

-35-

1046 椚和40勺三6月

1｢+

負 荷

R.250kn

TAOl

R2

C10.1/JF

FTOIC

第29図 BIACブレークオーバ電圧補慣阿路

100

(>}

土讃〔ニー

R=5()k土±

R=100ki之

50 100 150

制御抵抗(k臼〉

200

R=00

⊥乙 評 論

120

100

80

≧ 60

毎二 40

20

/

/

第47巻 第6号

80 90 100 110 120

電源電圧(V)

実線 第25囲の回路 破線 第33図のl司路

第32囲 FLS制御回路の出力電拝の電源変動による影響

負 荷

R1

250k虫

TAOl

100V

50%FTOIC

第30図 BIACブレークオーバ電圧補娯l可旅路の位相制御特性

-､＼･｢一

｢//

V出り ク(11

第31国 電庁変動 と 位相制御角

てC2の電荷がClに何充電さjlるために,次のサイクルに対する充

電時間を補綴し,ヒステレシスを小さくすることができる｡この回

路で95～20タ左はの電圧制御が可能になる{-

5.3 交流位相制御回路の問是喜点

前述の交流位相祐り御何路の制御特性はBIACのブレークオーバ電

圧により異なってくる｡〕第28図ほ第25図の回路のRlと出力電圧

の例である｡この弓身性ほ電源電圧100V,抗抗負荷の場合でBIAC

のブレークオーバ電肝がAは34V,Bほ40Vの場合である｡この

ような制御特性のばらつきを補償するために第29図のようにBIAC

と並列に抵抗R2を接続することにより第30図のようにR巳の他に

より制御特性が変わり,適当なR2の値を選ぶことにより,第28図の

Aの特性をBの特性にかえることができる｡このような制御特性の

ばらつきに対する補償はR2をコンデンサまたはRlと並列に接続し

ても可能である｡ このことほR2の接続によって,等価的にBIAC

の漏えい電流が増加することになり,この電流とRlによる電FE降下

分だけ位相を遅らせるように働くためである｡

次に電源電圧が変動した場合の問題であるが,簡単のために,弟

31図について説明する｡電源電圧Ⅴのとき,任意のR.iこ対して,

コンデンサ電圧がVcであったとする｡BIACのブレークオーバ電

圧Ⅴ軸とコンデンサ電圧Vcが等しくなる位相角α1でFLSが点弧

していたとする｡電源電肝が下がってⅤ′になったときコンデンサ

電FヒもVc′に‾F■がる｡したがって位相角は(Y2となf),電源電圧降

下のほかに(r2-叫に相子【与する位相遅れによf),電源電圧の降【Fの

C.仇1〟F

第33図 電源電圧変動補償川路

負 荷

100V

50F盲

R?

30k記

R】

250k虫

UJT

0.1JJF

ZW51E

R3

30k先

T

ZW51E

FTOIC

第34図 FLSとUJTによる交流位相制御回路

割合よりもさら己･こ大きい出力電圧降下があらわれる｡このように第

25図ほ比較的電源電圧による影響が大きく,第32図の実線ほ電源

電圧100Vのとき,出力電圧を適当な値に設定しておき電源電圧を

±20%変化させたときの出力電圧変化を示す｡.弟33図はこのよう

な電源電圧の変動を補償する方法の例であって,電源電圧と同位相

の正バイアスをBIACに直列に加えることにより,第31図のα2-

α1を小さくすることができる｡弟32図の破線は,電源電圧100V

のとき,第25図の回路と同じ肘力電圧に設定したときの出力電!王

の変化である｡.これほ変圧器の巻線比を100対15としたときの例

である｡この結果,第25図に比べ,かなり電源電圧変動による出

力電圧の変化が小さくなっている｡

以上,BIACのブレークオーバ電圧のばらつき補償,電源電圧変

動の補鏡などにつき,弟25図により検討したが,第27図の回路に

ついても,同様な効果が得られる｡

舞34図はUJTとFLSを組み合わせた交流位相制御回路で,電

源電圧に対する変化は比較的小さい｡

BIACのブレークオーバ電圧の温度変化ほ0.1プg/℃程蛙で比較

的小さく,第25図および弟27図の交流位相制御阿路でほ温度によ

る出力電庁三に対する慕壬響ほあまF)問題にならないと思われる｡

る.結 口

FLSおよびBIACほ開発されて間もなく,各種応用に関して研究

がほじめられた段階であるが,交流制御回路要素として非常にすぐ

-36-

シ リ コ ン 交 流 制 御 整 流 素 子 と そ の 応 用 1047

れており,現在ほ100V交流電源用のものであるが,今後,電流容

量が増加し,200V交流電源用のものが開発され,用途も拡大され

るものと思う｡

FLSは特性的に非常な長所をもっているほかに,低価格であるた

め,汎用電気前のほかに,家庭電気石--,商l甘lに対しても大量に需要

が期待できる｡

終わりにあたりご指導を賜わったRlソニ製作所日立工場高木‾卜場

長,毛利部長,浅野課長,佐々木主任(･こ対し,またご隣力いただい

たR二i?二研究所横山研究員iこ探謝するものである｡､

ー叶

(8頁よf)つづく)

(1)R.W.AldrichAsymmetrical

ance Switches

(2)

(3)

参 薯 文 献

and N.Holonyak,Jr"Two-Terminal

and SymmetricalSilicon Negative Resist-

”,J.ApplPhys.Vol.30pp.1819-24Nos

1959

"Gateless SCR Produce Low Cost Domestic Dimlller

Electronic Design12Apr.1963

E.K.Howell"Triac Controlfor AC Power”GE Appli-

Cation Note200.352′′64

特 許 と 新 案

最近登録された 日 立製作所の実用新案(その2)

登録番号l 名 称

732293

732294

732295

732302

732341

732342

732343

732344

732368

732370

732280

732281

733970

733971

733972

733974

733986

733989

温 度 調 節 器

温 度 調 節 宕旨

温 度 調 節 器

両 端 立 村 押 釦 式 引 手

空洞共振器手の共振周紙数可変装置

空洞共振器の共振周波数可変装置

空洞共振要旨の共振周波数可変装匠二 重 同 軸 共 振 器

ク ラ ンク･油 圧 両 用 プ レ ス

了け 外 通 話 防_ll二

装 置

ク リー ス イ

ト ラ ン ジ ス タ リ

冷

冷

棚 網

冷 凍

成

規

固 定≡

貯

装

歳

γ チ

装 置

庫

庫

置

庫

冷 凍 貯 蔵 庫 の 錠 止 装 置

冷 凍 貯 蔵 箱 の 錠_r【二

萎与圧

冷 践 庫

持 兢 庫

冷 蔵 辟 用 自 動 排 水 装 置

共 同 電 話 装 置

指 令 呼 出 通 話 装 置

トリミングバーを側面に有する抵抗体エレメ ント

送 り 駆 動 装 置

切 換 ス イ ッ チ

球 状 金 属 塊 の 製 造 装 置

高 周 波 トー チ 放 電 装 置

電 源 安 定 回 路

熱 電 冷 却 素 子 什 光 検 知 器

氏 名】登録年月口登録番号l名 称

複様様

島島出島谷林井水永勝地野臨村藤倉原居木杯田原林田原林上川居木居田呂田本辺部

老

老

谷

大大大

川川川川魚小長括松斎菊海建日加井野枚鈴於福梅松福海松川長松鈴松須茂堀山渡軽

172

/

/

93男明‥…刀

卓卓卓

政政政政満盛

誠一舌

惟

秋利

蘇

起淳潔雑務嘉国鉄光剛政

司司司司堆男坦一

雄男誠率勉妖美結実史公功弘宏功弘宏功一一史毅史書男丈夫道雄

坦夫一光元美学秩吾二

寿光吉備埋

慎研

井遠村田村原本町田口

長出戸杉増菅山永篠谷

522.〃

93

39.2.17

//

39.3.11

//

//

39.2.17

39.3.11

39.2.25

//

39.3.11

39.2.17

733895

733965

732303

732304

732305

732308

732309

732310

732311

732312

732313

732318

732336

732301

730981

730989

730990

730993

732279

733984

7339S5

733997

733936

732321

732289

732348

733988

733991

733951

733901

733903

733908

732329

732337

サー ミ スタを川いた流ふと計検知】こ打;外 被 巻 鉄 心 型リ ア ク ト ル

試験 用 変圧 器 の 冷 却 装 置

負 荷 時 タ ッ プ 切 換 装 置

防 音 変 U三 器

負荷時タップ切換変圧器月誠御装置

電 気 車 用 変 圧 器

車輌用変圧器の電圧変動調整装置

車輌用変圧器の電圧変動調整装置

電 気 辛 の 計 器 用 変 成 器

低油面型変圧器におけるコ ンサベ【タ

半 導 体 整 流 器 保 真壁装 置

水 位 調 杏 器

抽 人 変 庁三話芸用 コ ン 十 ベ ー ダ

エレベータ乗籠に設けた電磁作動弓形カム装置

袴 閉 母 線 の 接 続 部

相分離形密閉母線の接続装置

堅 軸 用 ス ラ ス ト 軸 受双 安 定 回 路 負 荷 装 置

電 1己 梁 塵 器

毒 気 集 塵 器

遠

ウ

半

熱

継

心 静 電

ここ ス

導 体 台

左 素 子

分 離 装 置

コ ボ ン 7

金 処 理 装 置

付 溶 接 装 置

電 器

粒子加速器等における電子銃又はイオン源の冷却装置

福子加速器の一iE子祝電流測定装置

防音変圧訊こおけるり一ド保護管引出し装置

メ タ ル ク ラ ッ ド 配 電 盤

組 立 式 閉 鎖 形 開 閉 装 置

空気遮断器への空気供給装置

過 電 流 継 電 装 置力 接 触 器

名ノ代

久太

次義成

東

健脚愛愛受信忠光

寅藤達

芳夫金敏典典明定

苑義雄克照

仲

伸光貞生正秀啓活竜義行

木屯内野木向村晴上川浦川川川馬本木藤川幡[橋井崎秀野木早早梅谷口島射本染田松又松叉木藤木浜

田野江山田

前

ノ

ノ

々

二森両伐桜日今沢井前三前前前門橋桜井線沢樋高桜藤丹岡鈴謙譲高越谷大出坂羽藤末菅末管官後任白丹額中堀古山

夫郎博夫祐行直治浩一弘一一一幸鮒昭武勇治

粥孟朔郎平孝夫夫夫義尭郎成郎革穂茂治茂治二信行忠郎二義郎雄雄

一

三

太

ー37-

登録年月日

39.3.11

//

39.2.25

39.1.22

qいqい

99

99

3

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3

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2

〃

3

2

〃

9

9

3

3

(68頁へつづく)