專(zhuān)利名稱：：功率轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種主要由雙向開(kāi)關(guān)構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，電子設(shè)備的普及有進(jìn)一步深入的傾向，電子設(shè)備的功耗增加作為地球溫暖化等的原因之一已被看成是社會(huì)問(wèn)題。功耗增加以后就需要對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻，對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行冷卻就需要較大的散熱片或者冷卻風(fēng)扇等，電子設(shè)備因此而大型化。在這樣的社會(huì)背景下，降低電子設(shè)備的功耗的要求就越來(lái)越多。因此，以電子設(shè)備的主干即電源電路或者用以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的主要功能的執(zhí)行元件等的待機(jī)功率、工作所需的功率為首，需要使其減少。也就是說(shuō)，我們期待著各種各樣的功耗都減少。為降低電子設(shè)備的功耗，就特別需要降低功率轉(zhuǎn)換電路等的功耗。已知根據(jù)所使用的電壓區(qū)別使用MOSFET(金屬氧化膜半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)和IGBT(絕緣柵雙極晶體管)是一種降低功率轉(zhuǎn)換電路中的功耗的技術(shù)。又知還有一種通過(guò)在開(kāi)關(guān)電路中使用零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)或者零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)等來(lái)減少開(kāi)、關(guān)時(shí)的損耗的技術(shù)(參看例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1及專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2005—261059號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2005—295671號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容一發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題—然而，一般的功率轉(zhuǎn)換電路由單向開(kāi)關(guān)組合而成。因此，在連接有馬達(dá)等具有電感成份的負(fù)載的情況下，回流電流在慣性二極管中流動(dòng)，功率轉(zhuǎn)換電路中的損耗就增大。于是就需要較大的散熱片或者冷卻風(fēng)扇等，這就會(huì)導(dǎo)致裝有功率轉(zhuǎn)換電路的裝置大型化。在利用由逆向并聯(lián)的IGBT等構(gòu)成的雙向開(kāi)關(guān)構(gòu)成的功率轉(zhuǎn)換電路中連接有馬達(dá)等具有電感成份的負(fù)載的情況下，難以形成用以使回流電流流動(dòng)的閉合回路。在以雙向開(kāi)關(guān)作上臂和下臂用的情況下，需要為防止上下臂間短路設(shè)定滯后時(shí)間。于是，便需要使作上臂的雙向開(kāi)關(guān)和作下臂的雙向開(kāi)關(guān)同時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的滯后葉間。結(jié)果便會(huì)產(chǎn)生不能使回流電流流動(dòng)的時(shí)間段。進(jìn)一步講，在通常的升壓斬波電路中，在輸入一側(cè)，將電荷儲(chǔ)蓄在電抗線圈中以后，再經(jīng)由二極管向輸出一側(cè)供電。此時(shí)，由二極管的上升電壓(Vf)和正在流動(dòng)的電流造成的損耗增大，功耗就增大。于是便需要用大型的散熱片或者冷卻風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，裝置就大型化了。本發(fā)明中公開(kāi)了一種功率轉(zhuǎn)換裝置，防止了上下臂短路，形成了讓滯后時(shí)間的過(guò)度期的回流電流流動(dòng)的回路，又使回流電流造成的損耗下降了。一用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案一本發(fā)明中使功率轉(zhuǎn)換電路為一包括了用氮化物半導(dǎo)體制成的雙向開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)。具體而言，示例的功率轉(zhuǎn)換電路包括雙向開(kāi)關(guān)，雙向開(kāi)關(guān)具有第一柵端子、第二柵端子、第一歐姆端子以及第二歐姆端子。使第一柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，使第二柵端子為斷開(kāi)狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)便成為起第一歐姆端子一側(cè)為陰極、第二歐姆端子一側(cè)為陽(yáng)極的二板管的作用的第一狀態(tài)；使第一柵端子為斷開(kāi)狀態(tài)，使第二柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)便成為起第一歐姆端子一側(cè)為陽(yáng)極、第二歐姆端子一側(cè)為陰極的二極管的作用的第二狀態(tài)；使第一柵端子和第二柵端子皆為導(dǎo)通狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)便成為在第一歐姆端子和第二歐姆端子之間不經(jīng)由二極管雙向?qū)ǖ牡谌隣顟B(tài)；使第一柵端子和第二柵端子皆為斷開(kāi)狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)便成為切斷第一歐姆端子和第二歐姆端子之間的雙向電流的第四狀態(tài)。示例的功率轉(zhuǎn)換電路包括能夠成為僅正向?qū)ǖ臓顟B(tài)、僅逆向?qū)б莸臓顟B(tài)、雙向?qū)顟B(tài)以及雙向切斷狀態(tài)的雙向開(kāi)關(guān)。因此，5既能夠防止臂的短路，又能夠形成讓在進(jìn)行導(dǎo)通狀態(tài)和切斷狀態(tài)的狀態(tài)切換的過(guò)度期所產(chǎn)生的、預(yù)想不到的回流電流流動(dòng)的電流路徑。在該情況下，雙向開(kāi)關(guān)可以具有形成在基板上的半導(dǎo)體層疊層體、相互保持有間隔地形成在半導(dǎo)體層疊層體上的第一歐姆電極與第二歐姆電極、相互保持有間隔地形成在第一歐姆電極與第二歐姆電極之間的第一p型半導(dǎo)體層與第二p型半導(dǎo)體層、形成在第一p型半導(dǎo)體層上的第一柵電極以及形成在第二p型半導(dǎo)體層上的第二柵電極。半導(dǎo)體層疊層體可以包括第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層，該第二氮化物半導(dǎo)體層形成在第一氮化物半導(dǎo)體層上，帶隙比第一氮化物半導(dǎo)體層大。第一柵電極可以與第一柵端子相連接，第二柵電極可以與第二柵端子相連接，第一歐姆電極可以與第一歐姆端子相連接，第二歐姆電極可以與第二歐姆端子相連接。示例的功率轉(zhuǎn)換電路可以進(jìn)一步包括與雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)的單向開(kāi)關(guān)和與單向開(kāi)關(guān)逆向并聯(lián)的二極管。可以由雙向開(kāi)關(guān)、單向開(kāi)關(guān)以及二極管構(gòu)成第一半橋電路，在該第一半橋電路的雙向開(kāi)關(guān)和單向開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸入或者輸出。在該情況下，當(dāng)連接節(jié)點(diǎn)的電壓比半橋電路的輸出電壓高時(shí)，使雙向開(kāi)關(guān)為第三狀態(tài)即可。在示例的功率轉(zhuǎn)換電路中，雙向開(kāi)關(guān)可以有多個(gè)?？梢宰寖蓚€(gè)雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成第二半橋電路，在該第二半橋電路的兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸入或者輸出。該情況下可以這樣做當(dāng)兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)中的一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)為第三狀態(tài)時(shí)，便讓另一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)為第三狀態(tài)以外的狀態(tài)；當(dāng)兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)中的一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)為第四狀態(tài)時(shí)，便讓另一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)為第四狀態(tài)以外的狀態(tài)。一發(fā)明的效果一根據(jù)本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)崿F(xiàn)功率轉(zhuǎn)換裝置。該功率轉(zhuǎn)換裝置，防止了上下臂短路，形成了讓滯后時(shí)間的過(guò)度期的回流電流流動(dòng)的回路，又使回流電流所產(chǎn)生的損耗下降了。圖1是示出了示例的雙向開(kāi)關(guān)的剖視圖。圖2(a)到圖2(c)是用來(lái)表示示例的雙向開(kāi)關(guān)的工作情況的電路圖。圖3(a)到圖3(c)是示出了示例的雙向開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)的電壓電流關(guān)系圖。圖4(a)到圖4(d)是示出了示例的雙向開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)的電路圖。圖5是示例的雙向斬波電路的電路圖。圖6是用來(lái)表示示例的雙向斬波電路的工作情況的時(shí)序圖。圖7(a)到圖7(d)是用來(lái)說(shuō)明示例的雙向斬波電路的狀態(tài)遷移情況的電路圖。圖8是示例的轉(zhuǎn)換電路的電路圖。圖9表示示例的轉(zhuǎn)換電路的工作情況的時(shí)序圖。圖10(a)與圖10(b)是用來(lái)說(shuō)明示例的轉(zhuǎn)換電路的狀態(tài)遷移情況的電路圖。一符號(hào)說(shuō)明一1雙向斬波電路2雙向開(kāi)關(guān)7基板8緩沖層9半導(dǎo)體層疊層體10第一半導(dǎo)體層11第二半導(dǎo)體層12A第一歐姆電極12B第二歐姆電極13A第一p型半導(dǎo)體層13B第二p型半導(dǎo)體層14A第一柵電極14B第二柵電極15保護(hù)膜16第一晶體管17第二晶體管18電抗線圈19M0SFET(金屬氧化膜半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)20電容21半橋電路22轉(zhuǎn)換電路23第一臂24第二臂25電容26電抗線圈27電抗線圈28控制部31交流電源32負(fù)載具體實(shí)施例方式(—實(shí)施方式)首先，參照?qǐng)D1對(duì)用在示例的功率轉(zhuǎn)換電路中的雙向開(kāi)關(guān)進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，雙向開(kāi)關(guān)2具有第一柵端子Gl、第二柵端子G2、第一歐姆端子Sl以及第二歐姆端子S2。可使雙向開(kāi)關(guān)2的結(jié)構(gòu)如下所述。在由硅(Si)制成的基板7上形成有厚度1/zm的緩沖層8，該緩沖層8由厚度10nm的氮化鋁(AlN)和厚度10nm的氮化鎵(GaN)交替疊層而成，在緩沖層8上形成有半導(dǎo)體層疊層體9。半導(dǎo)體層疊層體9具有自基板7—側(cè)依次疊層的第一半導(dǎo)體層IO和第二半導(dǎo)體層11,第二半導(dǎo)體層11的帶隙比第一半導(dǎo)體層10的大。第一半導(dǎo)體層10，由非摻雜氮化鎵(GaN)形成，厚度為2〃m;第二半導(dǎo)體層11由n型氮化鋁鎵(AlGaN)形成，厚度為20nm。在第一半導(dǎo)體層10和第二半導(dǎo)體層11的異質(zhì)界面附近出現(xiàn)由自發(fā)極化與壓電極化產(chǎn)生的電荷。于是，便在異質(zhì)結(jié)附近生成面載流子濃度在lX1013ciif、X上且遷移率在1000cm2/V.s以上的二維電子氣體(2DEG)層即溝道區(qū)域。8在半導(dǎo)體層疊層體9上，相亙保持有間隔地形成有第一歐姆電極12A和第二歐姆電極12B。第一歐姆電極12A和第二歐姆電極12B由鈦(Ti)和鋁(Al)疊層而成，與溝道區(qū)域形成歐姆結(jié)。圖l所示為降低接觸電阻之例。具體而言，為降低接觸電阻，除去第二半導(dǎo)體層11的一部分，并對(duì)第一半導(dǎo)體層10下挖40nm左右，而既使第一歐姆電極12A與第二半導(dǎo)體層11和第一半導(dǎo)體層10的界面保持接觸，也使第二歐姆電極12B與第二半導(dǎo)體層11和第一半導(dǎo)體層10的界面保持接觸。此外，第一歐姆電極12A與第二歐姆電極12B也可以形成在第二半導(dǎo)體層11之上。形成在n型第二半導(dǎo)體層11之上的第一歐姆電極12A與第二歐姆電極12B之間的區(qū)域的第一p型半導(dǎo)體層13A和第二p型半導(dǎo)體層13B相互間留有間隔。在第一p型半導(dǎo)體層13A上形成有第一柵電極14A，在第二p型半導(dǎo)體層13B上形成有第二柵電極14B。第一柵電極14A由鈀(Pd)和金(Au)疊層而成，并與第一p型半導(dǎo)體層13A歐姆接觸；第二柵電極14B也由鈀(Pd)和金(Au)疊層而成，并與第二p型半導(dǎo)體層13B歐姆接觸。第一柵電極14A與第一柵端子Gl相連接，第一歐姆電極12A與第一歐姆端子Sl相連接。驅(qū)動(dòng)第一柵電極14A的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓施加在第一柵端子G1和第一歐姆端子S1之間。第二柵電極14B與第二柵端子G2相連接，第二歐姆電極12B與第二歐姆端子S2相連接。驅(qū)動(dòng)第二柵電極14B的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓施加在第二柵端子G2和第二歐姆端子S2之間。形成有將第二半導(dǎo)體層11、第一p型半導(dǎo)體層13A以及第二p型半導(dǎo)體層13B覆蓋起來(lái)且由氮化硅(SiN)形成的保護(hù)膜15。形成保護(hù)膜15，就能夠消除系所謂的電流崩塌(currentcollapse)之原因的缺陷，從而能夠?qū)﹄娏鞅浪右愿纳?。第一p型半導(dǎo)體層13A與第二p型半導(dǎo)體層13B的膜厚分別為300nm，且分別由已摻雜有鎂(Mg)的p型氮化鎵形成。第一p型半導(dǎo)體層13A、第二p型半導(dǎo)體層13B分別與第二半導(dǎo)體層11形成PN結(jié)。因此，在第一歐姆電極12A和第一柵電極14A間的電壓例如是0V的情況下，因?yàn)楹谋M層自第一p型半導(dǎo)體層13A開(kāi)始擴(kuò)大到溝道區(qū)域中，所以能夠?qū)⒃跍系乐辛鲃?dòng)的電流切斷。同樣，在第二歐姆電極12B和第二柵電極14B間的電壓例如小于等于0V的情況下，因?yàn)楹谋M層自第二p型半導(dǎo)體層13B開(kāi)始擴(kuò)大到溝道區(qū)域中，所以能夠?qū)⒃跍系乐辛鲃?dòng)的電流切斷。結(jié)果，便能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的正常截止型半導(dǎo)體元件。設(shè)第一歐姆電極12A的電位為V1，第一柵電極14A的電位為V2，第二柵電極14B的電位為V3，第二歐姆電極12B的電位為V4。在該情況下，例如，假定當(dāng)V2比VI高出1.5伏以上時(shí)，已自第一p型半導(dǎo)體層13A擴(kuò)大到溝道區(qū)域中的耗盡層逐漸縮小，而能夠使電流在溝道區(qū)域流動(dòng)。同樣，假定當(dāng)V3比V4高出1.5伏以上時(shí)，已自第二p型半導(dǎo)體層13B擴(kuò)大到溝道區(qū)域中的耗盡層逐漸縮小，而能夠使電流在溝道區(qū)域流動(dòng)。此時(shí)，第一柵電極14A的所謂閾值電壓與第二柵電極14B的所謂閾值電壓都是1.5伏。在以下說(shuō)明中，設(shè)在第一柵電極14A的下側(cè)已擴(kuò)大到該下側(cè)的溝道區(qū)域中的耗盡層逐漸縮小，而能夠使電流在該溝道區(qū)域流動(dòng)的第一柵電極14A的閾值電壓為第一閾值電壓；設(shè)在第二柵電極14B的下側(cè)已擴(kuò)大到該下側(cè)的溝道區(qū)域中的耗盡層逐漸縮小，而能夠使電流在溝道區(qū)域流動(dòng)的第二柵電極14B的閾值電壓為第二閾值電壓。還設(shè)第一p型半導(dǎo)體層13A和第二p型半導(dǎo)體層13B間的距離為能夠抗得住施加在第一歐姆電極12A和第二歐姆電極12B上的最大電壓那么大。接下來(lái)，對(duì)雙向開(kāi)關(guān)2的工作情況進(jìn)行說(shuō)明。為便于說(shuō)明，設(shè)第一歐姆電極12A的電位為0伏，施加在第一柵端子Gl上的電壓為Vgl，施加在第二柵端予G2上的電壓為Vg2，第二歐姆端子S2和第一歐姆端子Sl間的電壓為Vs2sl，在第二歐姆端子S2和第一歐姆端子Sl間流動(dòng)的電流為Is2s1。在V4高于VI如V4為+100伏，VI為0伏的狀態(tài)下，使施加在第一柵端子Gl和第二柵端子G2上的Vgl和Vg2分別為第一閾值電壓和第二閾值電壓以下的電壓例如0伏。此時(shí)，因?yàn)橐炎缘谝籶型半導(dǎo)體層13A擴(kuò)大了的耗盡層在溝道區(qū)域中逐漸朝著第二p型半導(dǎo)體層13B的方向擴(kuò)大，所以能夠切斷在溝道中流動(dòng)的電流。因此，在正的高電壓施加在第二歐姆端子S2上的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)將從第二歐姆端子S2流向第一歐姆端子Sl的電流切斷的切斷狀態(tài)。另一方面，在V4低于Vl如V4為一100伏，V1為O伏的狀態(tài)下，已自第二p型半導(dǎo)體層13B擴(kuò)大了的耗盡層在溝道區(qū)域中逐漸朝著第一p型半導(dǎo)體層13A的方向擴(kuò)大，而能夠切斷在溝道中流動(dòng)的電流。因此，在負(fù)的高電壓施加在第二歐姆端子S2上的情況下，能夠?qū)牡谝粴W姆端子Sl流向第二歐姆端子S2的電流切斷。也就是說(shuō)，雙向開(kāi)關(guān)2能夠?qū)㈦p向的電流切斷。在結(jié)構(gòu)和工作情況如上所述的情況下，第一柵電極14A和第二柵電極14B共同擁有用以確保擊穿電壓的溝道區(qū)域。因此，能夠在一個(gè)元件的溝道區(qū)域面積上實(shí)現(xiàn)雙向開(kāi)關(guān)2。也就是說(shuō)，當(dāng)用一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)2構(gòu)成一個(gè)芯片時(shí)，能夠使此時(shí)的芯片面積比用兩個(gè)二極管和兩個(gè)正常截止型AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管制成的芯片的面積小。結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向開(kāi)關(guān)2的低成本化和小型化。接下來(lái)，使第一柵端子Gl和第二柵端子G2的輸入電壓即Vgl和Vg2分別為比第一閾值電壓和第二閾值電壓高的電壓例如5伏。此時(shí)，施加在第一柵電極14A和第二柵電極14B上的電壓都比閾值電壓高，耗盡層便不從第一p型半導(dǎo)體層13A和第二p型半導(dǎo)體層13B擴(kuò)大到溝道區(qū)域。因此，無(wú)論在第一柵電極14A的下側(cè)，還是在第二柵電極14B的下側(cè)，溝道區(qū)域皆不會(huì)被夾斷。結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)電流在第一歐姆端子Sl和第二歐姆端子S2之間雙向流動(dòng)的導(dǎo)通狀態(tài)。接下來(lái)，對(duì)設(shè)Vgl為比第一閾值電壓高的電壓，設(shè)Vg2在第二閾值電壓以下的電壓時(shí)的工作情況進(jìn)行說(shuō)明。若用等效電路表示包括第一柵端子Gl和第二柵端子G2的雙向開(kāi)關(guān)2，該雙向開(kāi)關(guān)2便能夠被看成是將第一晶體管16和第二晶體管17串聯(lián)在一起的電路，如圖2(a)所示。在該情況下，第一晶體管16的源極(S)對(duì)應(yīng)于圖1所示的第一歐姆端子Sl，第一晶體管16的柵極(G)對(duì)應(yīng)于圖1所示的第一柵端子G1。第二晶體管17的源極(S)對(duì)應(yīng)于圖l所示的第二歐姆端子S2，第二晶體管17的柵極(G)對(duì)應(yīng)于圖l所示的第二柵端子G2。在這樣的電路中，使例如Vgl為5伏，Vg2為0伏時(shí)的狀態(tài)ii就等于第二晶體管17的柵極(G)和源極(S)短路的狀態(tài)。下面，如圖2(b)所示，對(duì)以第二晶體管17的源極(S)作A端子，以漏極(D)作B端子，以柵極(G)作C端子的情形進(jìn)行說(shuō)明。在圖2(b)所示的B端子的電位比A端子的電位高的情況下，該第二晶體管17能夠被看成是A端子為源極、B端子為漏極的晶體管。在該情況下，因?yàn)镃端子(柵極)和A端子(源極)之間的電壓為OV即小于等于閾值電壓，所以電流不會(huì)從B端子(漏極)流向A端子(源極)。而在A端子的電位比B端子的電位高的情況下，該第二晶體管17能夠被看成是B端子為源極、A端子為漏極的晶體管。在該情況下，因?yàn)镃端子(柵極)和A端子(漏極)之間的電位相同，所以當(dāng)A端子的電位以B端子為基準(zhǔn)小于等于閾值電壓時(shí)，電流便不會(huì)從A端子(漏極)流向B端子(源極)。當(dāng)A端子的電位以B端子為基準(zhǔn)大于等于閾值電壓時(shí)，以B端子(源極)為基準(zhǔn)大于等于閾值電壓的電壓便施加在柵極上，能夠讓電流從從A端子(漏極)流向B端子(源極)。換句話說(shuō)，在使晶體管的柵極和源極短路的情況下，該晶體管起漏極為陰極、源極為陽(yáng)極的二極管的作用，其正向上升電壓成為晶體管的閾值電壓。因此，能夠?qū)D2(a)所示的第二晶體管17部分看作是二極管，為圖2(c)所示的等效電路。在圖2(c)所示的等效電路中，在雙向開(kāi)關(guān)2的第二歐姆端子S2的電位比第一歐姆端子Sl的電位高且第一晶體管16的第一柵端子G1上施加了5伏的電壓的情況下，第一晶體管16成為導(dǎo)通狀態(tài)，而能夠讓電流從第二歐姆端子S2流向第一歐姆端子S1。不過(guò)，圖2(c)所示的等效電路中會(huì)產(chǎn)生由二極管的正向上升電壓帶來(lái)的正向電壓(onvoltage)。在第一歐姆端子Sl的電位比第二歐姆端子S2的電位高的情況下，該電壓則由第二晶體管17構(gòu)成的二極管承擔(dān)，阻止電流從第一歐姆端子Sl流向第二歐姆端子S2。也就是說(shuō)，在第一柵端子Gl上施加閾值電壓以上的電壓，在第二柵端子G2上施加閾值電壓以下的電壓以后，圖1所示的雙向開(kāi)關(guān)2所做的工作，便與圖2(c)所示的晶體管的漏極和二極管的陰極串聯(lián)構(gòu)成的電路所做的工作相同。圖3示出了雙向開(kāi)關(guān)2的Vs2sl和Is2sl之間的關(guān)系。圖3(a)示出的是使Vgl和Vg2同時(shí)變化時(shí)雙向開(kāi)關(guān)2的Vs2sl和Is2sl之間的關(guān)系；圖3(b)示出的是設(shè)Vg2為第二閾值電壓以下的0伏電壓，使Vgl變化時(shí)雙向開(kāi)關(guān)2的Vs2sl和Is2sl之間的關(guān)系；圖3(c)示出的是設(shè)Vgl為第一閾值電壓以下的O伏電壓，使Vg2變化時(shí)雙向開(kāi)關(guān)2的Vs2sl和Is2sl之間的關(guān)系。此外，圖3中，橫軸即S2-S1間電壓(Vs2sl)以第一歐姆端子Sl為基準(zhǔn)的電壓，縱軸即S2-Sl間電流(Is2sl)以從第二歐姆端子S2流向第一歐姆端子Sl的電流為正。如圖3(a)所示，在Vgl和Vg2皆為O伏電壓的情況下以及Vgl和Vg2皆為閾值電壓以下的1伏電壓的情況下，無(wú)論Vs2sl為正，還是Vs2sl為負(fù)，Is2sl都不流動(dòng)，雙向開(kāi)關(guān)2為切斷狀態(tài)。而且，若Vgl和Vg2都變得比閾值電壓高，則會(huì)成為Is2sl隨著Vs2sl雙向流動(dòng)的導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，如圖3(b)所示，當(dāng)使Vg2為第二閾值電壓以下的O伏，使Vgl為第一閾值電壓以下的0伏時(shí)，Is2sl在雙向上都被切斷。但是，在使Vgl為第一閾值電壓以上的2—5伏的情況下，若Vs2sl不到L5伏，Is2sl便不流動(dòng)，但是當(dāng)Vs2sl達(dá)到1.5伏以上時(shí)，Is2sl就流動(dòng)。也就是說(shuō)，成為電流僅從第二歐姆端子S2流向第一歐姆端子Sl，電流卻不從第一歐姆端子S1流向第二歐姆端子S2的逆止?fàn)顟B(tài)。而且，如圖3(c)所示，在設(shè)Vgl為0伏，讓Vg2變化的情況下，則成為電流僅從第一歐姆端子Sl流向第二歐姆端子S2，電流卻不從第二歐姆端子S2流向第一歐姆端子Sl的逆止?fàn)顟B(tài)。如上所述，雙向開(kāi)關(guān)2具有根據(jù)柵極偏壓的條件切斷電流的雙向流動(dòng)和讓電流雙向流動(dòng)的功能，雙向開(kāi)關(guān)2還能夠根據(jù)柵極偏壓的條件起二極管的作用。而且，當(dāng)雙向開(kāi)關(guān)2起二極管的作用的時(shí)候，還能夠?qū)﹄娏鞯牧鲃?dòng)方向進(jìn)行切換。具體而言，若使雙向開(kāi)關(guān)2的第一柵端子Gl為導(dǎo)通狀態(tài)，使第二柵端子G2為切斷狀態(tài)，則雙向開(kāi)關(guān)2成為圖4(a)所示的第一狀態(tài)。第一狀態(tài)等效于在圖4(a)中作為相互逆向并聯(lián)的兩個(gè)晶體管示出的、導(dǎo)通狀態(tài)的雙向開(kāi)關(guān)和二極管串聯(lián)的狀態(tài)。進(jìn)一步地講，因?yàn)殡p向開(kāi)關(guān)2為導(dǎo)通狀態(tài)，電流雙向流動(dòng)，所以雙向開(kāi)關(guān)2等效于一個(gè)第一歐姆端子Sl—側(cè)為陰13極、第二歐姆端子S2—側(cè)為陽(yáng)極的二極管。若使第一柵端子G1為切斷狀態(tài)，使第二柵端子G2為導(dǎo)通狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)2便成為圖4(b)所示的第二狀態(tài)。第二狀態(tài)等效于起第一歐姆端子Sl—側(cè)為陽(yáng)極、第二歐姆端子S2—側(cè)為陰極的二極管的作用的狀態(tài)。若使第一柵端子G1和第二柵端子G2皆為導(dǎo)通狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)2便成為圖4(c)所示的第三狀態(tài)。第三狀態(tài)是一個(gè)電流在第一歐姆端子Sl和第二歐姆端子S2之間雙向流動(dòng)的導(dǎo)通狀態(tài)。若使第一柵端子G1和第二柵端子G2皆為切斷狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)2便成為圖4(d)所示的第四狀態(tài)。第四狀態(tài)是一個(gè)電流在第一歐姆端子Sl和第二歐姆端子S2之間的雙向流動(dòng)皆被切斷的切斷狀態(tài)。因?yàn)樵诘谌隣顟B(tài)下不存在二極管，所以不會(huì)產(chǎn)生由二極管的正向上升電壓導(dǎo)致的正向電壓。雙向開(kāi)關(guān)2類(lèi)似于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)，但從有意地進(jìn)行載流子注入這一點(diǎn)來(lái)看，雙向開(kāi)關(guān)2的工作原理卻與利用柵極電場(chǎng)對(duì)溝道區(qū)域內(nèi)的載流子進(jìn)行調(diào)制的JFET完全不同。具體而言，在施加在柵極上的電壓達(dá)到3V以前，雙向開(kāi)關(guān)2作為JFET工作。但是，在施加超過(guò)了pn結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)如3伏以上的柵極電壓的情況下，空穴被注入柵極中，電流由于上述原理而增加，流過(guò)雙向開(kāi)關(guān)2的電流就大，雙向開(kāi)關(guān)2的通態(tài)電阻就低。雙向開(kāi)關(guān)2中，第一柵電極14A形成在具有p型導(dǎo)電性的第一p型半導(dǎo)體層13A上，第二柵電極14B形成在具有p型導(dǎo)電性的第二p型半導(dǎo)體層13B上。因此，從第一柵電極14A與第二柵電極14B對(duì)形成在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層的界面區(qū)域的溝道區(qū)域施加正向偏壓，就能夠?qū)⒖昭ㄗ⑷霚系绤^(qū)域內(nèi)。因?yàn)榈锇雽?dǎo)體具有空穴的遷移率大大地低于電子的遷移率的特性，所以已被注入溝道區(qū)域的空穴幾乎起不到作為讓電流流動(dòng)的載流子的作用。于是，因?yàn)閺牡谝粬烹姌O14A與第二柵電極14B注入的空穴使溝道區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生數(shù)量相同的電子，所以讓溝道區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電子的效果提高，空穴便發(fā)揮施主離子那樣的作用。也就是說(shuō)，因?yàn)槟軌蛟跍系绤^(qū)域內(nèi)對(duì)載流子濃度進(jìn)行調(diào)制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)大工作電流的正常截止型氮化物半導(dǎo)體層雙向開(kāi)關(guān)。接下來(lái)，參考圖5對(duì)示例的功率轉(zhuǎn)換電路即雙向斬波電路1進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示，雙向斬波電路l包括電抗線圈18、M0SFET19、雙向開(kāi)關(guān)2以及用以抑制輸出中所含的脈動(dòng)電壓的電容20。在示例的雙向斬波電路1中也可以使用結(jié)構(gòu)如上所述的雙向開(kāi)關(guān)2代替在通常的雙向斬波電路中所用的整流二極管。能夠?qū)0SFET19看作是一個(gè)使pn間短路的單向開(kāi)關(guān)和一個(gè)與單向開(kāi)關(guān)逆向并聯(lián)的二極管。雙向開(kāi)關(guān)2和MOSFET19并聯(lián)構(gòu)成半橋電路21，作為半橋電路21，在雙向開(kāi)關(guān)2和M0SFET19相連接的中間節(jié)點(diǎn)Nl進(jìn)行輸入或者從該中間節(jié)點(diǎn)N1進(jìn)行輸出。以下，說(shuō)明的是雙向開(kāi)關(guān)2的第一歐姆端子Sl和雙向斬波電路1的第一端子Tl一側(cè)相連接，第二歐姆端子S2與第二端子T2—側(cè)相連接的情形。接下來(lái)，說(shuō)明雙向斬波電路1的工作情況。圖6示出了示例的雙向斬波電路1的工作時(shí)序，圖7示出了電路的狀態(tài)遷移情況。如圖7(a)所示，若讓雙向開(kāi)關(guān)2起二極管的作用，則能夠與常規(guī)的雙向斬波電路一樣，將雙向斬波電路1作為升壓斬波電路驅(qū)動(dòng)，而從第一端子T1一側(cè)朝著第二端子T2—側(cè)供電。但是，在讓雙向開(kāi)關(guān)2起二極管的作用的狀態(tài)繼續(xù)下去的情況下就會(huì)產(chǎn)生損耗，該損耗值為二極管的正向上升電壓乘以電流所得的積那么大。為避免發(fā)生功率損耗，將雙向開(kāi)關(guān)2設(shè)定為圖4(c)所示的第三狀態(tài)來(lái)降低損耗即可。使雙向開(kāi)關(guān)2為電流雙向流動(dòng)的第三狀態(tài)，那么，當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)Nl的電壓Vd高于將第二端子T2的電壓Vo和壓降相加所得的和電壓時(shí)，就能夠從第一端子Tl一側(cè)向第二端子T2一側(cè)供電。但是，當(dāng)電壓下降，第二端子T2—側(cè)的電壓Vo變得比中間節(jié)點(diǎn)Nl的電壓Vd高時(shí)，便得不到所希望的特性，而會(huì)逆向供電，結(jié)果輸出電壓就不穩(wěn)定。此外，壓降能夠由雙向開(kāi)關(guān)2的通態(tài)電阻和電流計(jì)算得出。為避免逆向供電，只要在處于中間節(jié)點(diǎn)Nl的電壓Vd比第二端子T2—側(cè)的電壓Vo低的狀態(tài)之際，使雙向開(kāi)關(guān)2成為電流雙向切斷的第四狀態(tài)或者使雙向開(kāi)關(guān)2成為以第一端子Tl一側(cè)作陽(yáng)極、以第二端子T2—側(cè)作陰極的二極管的第一狀態(tài)。但是，在M0SFET19從導(dǎo)通狀態(tài)切斷之際，則有必要使儲(chǔ)蓄在電抗線圈18中的電能作為第二端子T2—側(cè)的電壓Vo輸出。于是，在M0SFET19切斷之際，就有必要使雙向開(kāi)關(guān)2成為作為二極管工作的第一狀態(tài)或者雙向皆能夠?qū)ǖ牡谌隣顟B(tài)。也正因?yàn)槿绱?，在M0SFET19切斷以前，就要讓雙向開(kāi)關(guān)2的第一柵端子Gl為切斷狀態(tài)，讓第二柵端子G2為導(dǎo)通狀態(tài)。也就是說(shuō)，使雙向開(kāi)關(guān)2成為第二狀態(tài)。之后，為降低雙向開(kāi)關(guān)2作二極管用帶來(lái)的損耗，讓第一柵端子Gl、第二柵端子G2都成為導(dǎo)通狀態(tài)，也就是說(shuō)讓雙向開(kāi)關(guān)2成為電流雙向流動(dòng)的第三狀態(tài)。而且，如杲讓雙向開(kāi)關(guān)2繼續(xù)維持該第三狀態(tài)不變，那么，中間節(jié)點(diǎn)N1的電壓Vd就會(huì)由于儲(chǔ)蓄在電抗線圈18的電荷的釋放而下降，電流就會(huì)從第二端子T2—側(cè)流向第一端子Tl一側(cè)。為防止電流從從第二端子T2—側(cè)流向第一端子Tl一側(cè)，便斷開(kāi)第二柵端子G2，而讓雙向開(kāi)關(guān)2起二極管的作用。具體而言，只要進(jìn)行圖6中的時(shí)序所示的導(dǎo)通、切斷控制即可。在M0SFET19切斷以前，讓第一柵端子G1導(dǎo)通，而讓雙向開(kāi)關(guān)2成為起二極管之作用的第一狀態(tài)。也就是說(shuō)，讓雙向斬波電路l成為圖7(c)所示的狀態(tài)。在第一狀態(tài)下，雙向開(kāi)關(guān)2等效于第二歐姆端子S2—側(cè)為陽(yáng)極、第一歐姆端子Sl—側(cè)為陰極的二極管。因此，電流不會(huì)從第二端子T2—側(cè)朝著第一端子Tl一側(cè)逆向流動(dòng)。之后，如果M0SFET19切斷，中間節(jié)點(diǎn)N1的電壓Vd就上升。電壓Vd—超過(guò)第二端子T2—側(cè)的電壓Vo和雙向開(kāi)關(guān)2的正向電壓中較大的電壓，電流就會(huì)通過(guò)雙向開(kāi)關(guān)2正向流動(dòng)。但是，在使雙向開(kāi)關(guān)2保持著第一狀態(tài)的情況下，會(huì)產(chǎn)生由二極管的正向上升電壓和正在流動(dòng)的電流決定的功率損耗。因此，下一步，就要讓第二柵端子G2導(dǎo)通，而讓雙向開(kāi)關(guān)2成為電流雙向流動(dòng)的第三狀態(tài)。這樣一來(lái)，雙向斬波電路l就朝著圖7(d)所示的狀態(tài)遷移。結(jié)杲便能夠無(wú)二極管造成的功率損耗地提供電流。在上述步驟的下一個(gè)步驟中，就要在成為中間節(jié)點(diǎn)Nl的電壓Vd比第二端子T2的電壓Vo低的狀態(tài)以前，將第二柵電極G2斷開(kāi)，使雙向開(kāi)關(guān)2成為第一狀態(tài)。重復(fù)進(jìn)行本循環(huán)，那么，在用二極管代替雙向開(kāi)關(guān)2的情況下，就會(huì)使由在導(dǎo)通期間產(chǎn)生的該二極管的常態(tài)正向電壓和電流決定的損耗減少。如上所述，能夠使示例的雙向開(kāi)關(guān)2成為起二極管的作用電流只在正向上流動(dòng)的第二狀態(tài)、起二極管的作用電流只在逆向上流動(dòng)的第二狀態(tài)、電流雙向流動(dòng)且不會(huì)產(chǎn)生二極管造成的損耗的第三狀態(tài)以及將雙向電流都切斷的第四狀態(tài)。因此便能夠縮短電流在二極管中流動(dòng)的時(shí)間，從而降低二極管造成的損耗。雙向開(kāi)關(guān)2消耗的功率相當(dāng)于由晶體管的通態(tài)電阻消耗的功率。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗化，也就能夠?qū)崿F(xiàn)散熱片、冷卻風(fēng)扇的小型化。此外，以上記載的是以雙向斬波電路作功率轉(zhuǎn)換電路之例。但不僅如此，即使以其它升壓斬波電路等作功率轉(zhuǎn)換電路用，作用效果皆無(wú)差異。以上記載的是以MOSFET作與雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)的單向開(kāi)關(guān)之例。但不僅如此，即使用IGBT等其它元件或者電路作與雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)的單向開(kāi)關(guān)用，作用效果也皆無(wú)差異。進(jìn)一步講，還可以根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)使第一柵端子Gl和第二柵端子G2的導(dǎo)通、切斷順序與以上說(shuō)明的順序不同。(—變形例)如圖8所示，該變形例中的功率轉(zhuǎn)換電路是一個(gè)將交流電壓轉(zhuǎn)換為比交流電源的峰值電壓還高的直流電壓的交流直流(AC/DC)轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路22具有由第一臂23和第二臂24并聯(lián)構(gòu)成的橋電路。第一臂23是一個(gè)上臂一側(cè)的雙向開(kāi)關(guān)2A和下臂一側(cè)的雙向開(kāi)關(guān)2B串聯(lián)構(gòu)成的半橋電路；第二臂24是一個(gè)上臂一側(cè)的雙向開(kāi)關(guān)2C和下臂一側(cè)的雙向開(kāi)關(guān)2D串聯(lián)構(gòu)成的半橋電路。在第一臂23的輸出和第二臂24的輸出之間連接有負(fù)載32,還有一個(gè)電容25與該負(fù)載32并聯(lián)。讓雙向開(kāi)關(guān)2A和雙向開(kāi)關(guān)2B的連接節(jié)點(diǎn)、雙向開(kāi)關(guān)2A和雙向開(kāi)關(guān)2B的連接節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)由電抗線圈26和電抗錢(qián)圈27與交流電源31相連接。雙向開(kāi)關(guān)2A具有第一柵電極Gla和第二柵電極G2a;雙向開(kāi)關(guān)2B具有第一柵電極Glb和第二柵電極G2b;雙向開(kāi)關(guān)2C具有第一柵電極Glc和第二柵電極G2c;雙向開(kāi)關(guān)2D具有第一柵電極Gld和第17二柵電極G2d。由設(shè)在轉(zhuǎn)換電路22的外部的控制部28控制雙向開(kāi)關(guān)2A—2D各自的第一柵電極Gla—Gld和第二柵電極G2a—G2d的導(dǎo)通狀態(tài)與切斷狀態(tài)。接下來(lái)，對(duì)控制部28的工作情況進(jìn)行說(shuō)明。圖9示出了轉(zhuǎn)換電路22的工作時(shí)序；圖10示出了轉(zhuǎn)換電路22的狀態(tài)遷移情況。在將交流電源31的功率轉(zhuǎn)換為直流功率(對(duì)電容25充電或者向負(fù)載32供電)之際，在正半周期使雙向開(kāi)關(guān)2D為導(dǎo)通狀態(tài)，而將電荷儲(chǔ)蓄在電抗線圈26和電抗線圈27中，如圖10(a)所示。若雙向開(kāi)關(guān)2D切斷，電便經(jīng)由雙向開(kāi)關(guān)2C供給電容25或者負(fù)載32,如圖10(b)所示。在負(fù)半周期，同樣地切換雙向開(kāi)關(guān)2B的導(dǎo)通狀態(tài)和切斷狀態(tài)，經(jīng)由雙向開(kāi)關(guān)2A供電。在該情況下，為了使第一臂23和笫二臂24中的上臂和下臂都發(fā)生不短路，就需要各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)都工作。因此，控制部28，便借助僅使各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的第一柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，或者僅使第二柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，而讓雙向開(kāi)關(guān)2A—2D經(jīng)由為二極管工作狀態(tài)的中間狀態(tài)。具體而言，首先，在交流電源31的正半周期中將電荷儲(chǔ)蓄在電抗線圈26和電抗線圈27的時(shí)間段內(nèi)，形成從交流電源31依次經(jīng)由電抗線圈26、雙向開(kāi)關(guān)2D、雙向開(kāi)關(guān)2B以及電抗線圈26返回交流電源31的回路，如圖10(a)所示。此時(shí)，為防止上臂和下臂短路，使雙向開(kāi)關(guān)2A的第一柵端子Gla和第二柵端子G2a皆為斷開(kāi)狀態(tài)。于是，因?yàn)殡p向開(kāi)關(guān)2A成為正逆向電流皆切斷的第四狀態(tài)，所以即使雙向開(kāi)關(guān)2B成為正逆向電流皆導(dǎo)通的第三狀態(tài)也沒(méi)有問(wèn)題。在該狀態(tài)下，讓雙向開(kāi)關(guān)2D經(jīng)由第二狀態(tài)向第三狀態(tài)遷移(亦即導(dǎo)通)，便能夠使輸入線間成為短路狀態(tài)，而能夠?qū)㈦姾蓛?chǔ)蓄在電抗線圈26和電抗線圈27中。就這樣，即使讓雙向開(kāi)關(guān)2B為第三狀態(tài)，也能夠在上臂和下臂不短路的情況下使雙向開(kāi)關(guān)2B的損耗降低。此時(shí)的各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化情況如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>接下來(lái)，在釋放已儲(chǔ)蓄的電荷的時(shí)間段內(nèi)，形成從交流電源31依次經(jīng)由電抗線圈26、雙向開(kāi)關(guān)2C、電容25或者負(fù)載32、雙向開(kāi)關(guān)2B以及電抗線圈27返回交流電源31的回路，如圖10(b)所示。此時(shí)，雙向開(kāi)關(guān)2B繼續(xù)著導(dǎo)通狀態(tài)，僅有第二臂24的狀態(tài)遷移。為使電流從電抗線圈26和電抗線圈27開(kāi)始流動(dòng)，就讓第二臂24的雙向開(kāi)關(guān)2D經(jīng)由第二狀態(tài)變?yōu)榈谒臓顟B(tài)，來(lái)將電流雙向切斷。在讓雙向開(kāi)關(guān)2D向第二狀態(tài)遷移的同時(shí)，讓雙向開(kāi)關(guān)2C向第一狀態(tài)遷移。這樣臂便不會(huì)發(fā)生短路。而且，因?yàn)榧词瓜乱徊阶岆p向開(kāi)關(guān)2D為第四狀態(tài)，雙向開(kāi)關(guān)2C也會(huì)成為第二狀態(tài)，作為二極管工作，所以來(lái)自電抗線圏26和電抗線圈27的電流不會(huì)成為問(wèn)題。緊接著下一步，讓雙向開(kāi)關(guān)2C從第一狀態(tài)向第三狀態(tài)遷移，保持著用以使電流流過(guò)電容25或者負(fù)載32的回路。因?yàn)殡p向開(kāi)關(guān)2C從作為具有正向電壓的二極管工作的狀態(tài)向損耗少的第三狀態(tài)遷移，所以能夠減少雙向開(kāi)關(guān)2C造成的損耗。在下一個(gè)步驟中，讓雙向開(kāi)關(guān)2C從第三狀態(tài)經(jīng)由第一狀態(tài)向第四狀態(tài)遷移，最終將雙向的電流切斷。此時(shí)各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化情況如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>重復(fù)進(jìn)行以上工作，進(jìn)行交流電源31的正半周期的控制。而且，對(duì)負(fù)半周期的控制情況也一樣，說(shuō)明省略不提。此外，為防止臂短路，對(duì)第一臂23和第二臂24都需要不讓短路電流從上臂一側(cè)流向下臂一側(cè)。因此，在各個(gè)步驟中，不讓雙向開(kāi)關(guān)2A的第二柵端子G2a和雙向開(kāi)關(guān)2B的第二柵端子G2b同時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)，也不讓雙向開(kāi)關(guān)2C的第二柵端子G2c和雙向開(kāi)關(guān)2D的第二柵端子G2d同時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)。具體而言，只要在例如正豐周期中將電荷儲(chǔ)蓄在電抗線圈26和電抗線圈27中的周期內(nèi)，使雙向開(kāi)關(guān)2A、雙向開(kāi)關(guān)2B、雙向開(kāi)關(guān)2C以及雙向開(kāi)關(guān)2D的狀態(tài)組合為表3中所示的任一個(gè)組合即可。而且，在向電容25或者負(fù)載32輸出的周期內(nèi)，只要使雙向開(kāi)關(guān)2A、雙向開(kāi)關(guān)2B、雙向開(kāi)關(guān)2C以及雙向開(kāi)關(guān)2D的狀態(tài)組合為表4中所示的任一個(gè)組合即可。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表4<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>如上所述，在本變形例的轉(zhuǎn)換電路中使用了具有第一狀態(tài)到第四狀態(tài)四種工作模式的雙向開(kāi)關(guān)，因此，在雙向開(kāi)關(guān)起二極管之作用的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)本變形例的轉(zhuǎn)換電路能夠使電流流動(dòng)的時(shí)間縮短，在損耗少的第三狀態(tài)本變形例的轉(zhuǎn)換電路能夠讓電流流動(dòng)。這樣一來(lái)，雙向開(kāi)關(guān)所消耗的功率就相當(dāng)于第三狀態(tài)的通態(tài)電阻所消耗的功率，而能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗化。結(jié)杲能夠使散熱片、冷卻風(fēng)扇小型化。此外，用逆變電路(invertercircuit)等其它電路來(lái)代替轉(zhuǎn)換電路(交流變直流轉(zhuǎn)換電路)作功率轉(zhuǎn)換電路，作用效果皆無(wú)差異。以上采取的是，在將電荷儲(chǔ)蓄在電抗線圈中的期間內(nèi)，對(duì)雙向開(kāi)關(guān)2B和雙向開(kāi)關(guān)2D的導(dǎo)通狀態(tài)和切斷狀態(tài)進(jìn)行切換而形成電流路徑的做法，但是為獲取雙向開(kāi)關(guān)2A—2D的導(dǎo)通時(shí)間比率的平衡(為了使各個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的發(fā)熱量相等)，也可以采用切換雙向開(kāi)關(guān)2A和雙向開(kāi)關(guān)2C的導(dǎo)通狀態(tài)和切斷狀態(tài)形成電流路徑的做法。以上所述是，在交流電源31的電壓為正的正半周期和為負(fù)的負(fù)半周期，讓雙向開(kāi)關(guān)2B和雙向開(kāi)關(guān)2D—直皆為導(dǎo)通狀態(tài)的情況，但不^又如此，也可以^又在形成電流路徑的時(shí)間內(nèi)讓雙向開(kāi)關(guān)2B和雙向開(kāi)關(guān)2D為導(dǎo)通狀態(tài)。本發(fā)明中示出的是使用正常截止型雙向開(kāi)關(guān)之例。但是，只要能夠?qū)崿F(xiàn)所說(shuō)明的四種工作狀態(tài)即可，因此也可以使用正常導(dǎo)遏型雙向開(kāi)關(guān)。再就是，對(duì)雙向開(kāi)關(guān)的構(gòu)成要素即基板、半導(dǎo)體層以及電極等的材質(zhì)、構(gòu)成做適當(dāng)?shù)淖兏詿o(wú)妨。一產(chǎn)業(yè)實(shí)用性一本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換電路中所使用的雙向開(kāi)關(guān)，能夠通過(guò)控制施加在柵極上的信號(hào)的電壓在四種狀態(tài)之間進(jìn)行切換，本發(fā)明所涉及的功率轉(zhuǎn)換電路由此便能夠使回流電流造成的損耗減少。因此，本發(fā)明作為直流變直流轉(zhuǎn)換裝置、交流變直流轉(zhuǎn)換裝置以及逆變裝置等功率轉(zhuǎn)換電路很有用。2權(quán)利要求1.一種功率轉(zhuǎn)換電路，包括雙向開(kāi)關(guān)，其特征在于所述雙向開(kāi)關(guān)具有第一柵端子、第二柵端子、第一歐姆端子以及第二歐姆端子，使所述第一柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，使所述第二柵端子為斷開(kāi)狀態(tài)，所述雙向開(kāi)關(guān)成為作為所述第一歐姆端子一側(cè)為陰極、所述第二歐姆端子一側(cè)為陽(yáng)極的二極管工作的第一狀態(tài)，使所述第一柵端子為斷開(kāi)狀態(tài)，使所述第二柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，所述雙向開(kāi)關(guān)成為作為所述第一歐姆端子一側(cè)為陽(yáng)極、所述第二歐姆端子一側(cè)為陰極的二極管工作的第二狀態(tài)，使所述第一柵端子和所述第二柵端子為導(dǎo)通狀態(tài)，所述雙向開(kāi)關(guān)成為在所述第一歐姆端子和所述第二歐姆端子之間不經(jīng)由二極管雙向?qū)ǖ牡谌隣顟B(tài)，使所述第一柵端子和所述第二柵端子為斷開(kāi)狀態(tài)，所述雙向開(kāi)關(guān)成為將所述第一歐姆端子和所述第二歐姆端子之間的雙向電流切斷的第四狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述雙向開(kāi)關(guān)具有形成在基板上的半導(dǎo)體層疊層體、相亙保持有間隔地形成在所述半導(dǎo)體層疊層體上的第一歐姆電杈與第二歐姆電極、相亙保持有間隔地形成在所述第一歐姆電極與所述第二歐姆電杈之間的第一p型半導(dǎo)體層與第二p型半導(dǎo)體層、形成在所述笫一p型半導(dǎo)體層上的第一柵電極以及形成在所述第二p型半導(dǎo)體層上的第二柵電極，所述半導(dǎo)體層疊層體包括第一氮化物半導(dǎo)體層和第二氮化物半導(dǎo)體層，該第二氮化物半導(dǎo)體層形成在所述第一氮化物半導(dǎo)體層上，帶隙比所述第一氮化物半導(dǎo)體層的帶隙大，所述第一柵電極與所述第一柵端子相連接，所述第二柵電極與所述第二柵端子相連接，所述第一歐姆電極與所述第一歐姆端子相連接，所述第二歐姆電極與所述第二歐姆端子相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所迷的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述功率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括與所述雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)的單向開(kāi)關(guān)和與所述單向開(kāi)關(guān)逆向并聯(lián)的二極管；由所述雙向開(kāi)關(guān)、所述單向開(kāi)關(guān)以及所述二極管構(gòu)成第一半橋電路，該第一半橋電路在所述雙向開(kāi)關(guān)和所述單向開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸入或者輸出。4.根據(jù)權(quán)利要求3所迷的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于當(dāng)所述連接節(jié)點(diǎn)的電壓比所述第一半橋電路的輸出電壓高時(shí)，所述雙向開(kāi)關(guān)成為所述第三狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于所述雙向開(kāi)關(guān)有多個(gè)；兩個(gè)所述雙向開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成第二半橋電路，該第二半橋電路在所述兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸入或者輸出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所迷的功率轉(zhuǎn)換電路，其特征在于當(dāng)所述兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)中的一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)處于所述第三狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)處于所迷第三狀態(tài)以外的狀態(tài)；當(dāng)所述兩個(gè)雙向開(kāi)關(guān)中的一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)處于所述第四狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)處于所述第四狀態(tài)以外的狀態(tài)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種包括雙向開(kāi)關(guān)(2)的功率轉(zhuǎn)換電路。該雙向開(kāi)關(guān)(2)具有第一柵端子(G1)、第二柵端子(G2)、第一歐姆端子(S1)以及第二歐姆端子(S2)。該雙向開(kāi)關(guān)(2)具有四種工作狀態(tài)。在第一狀態(tài)下，作為第一歐姆端子(S1)一側(cè)為陰極、第二歐姆端子(S2)一側(cè)為陽(yáng)極的二極管工作；在第二狀態(tài)下，作為第一歐姆端子(S1)一側(cè)為陽(yáng)極、第二歐姆端子(S2)一側(cè)為陰極的二極管工作；在第三狀態(tài)下，第一歐姆端子(S1)和第二歐姆端子(S2)之間不經(jīng)由二極管雙向?qū)?；在第四狀態(tài)下，將第一歐姆端子(S1)和第二歐姆端子(S2)之間的雙向電流切斷。文檔編號(hào)H02M3/155GK101675579SQ200880014850公開(kāi)日2010年3月17日申請(qǐng)日期2008年12月11日優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日發(fā)明者上本康裕,森本篤史,森田竜夫,田中毅,白石松夫,石川晃一申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社