專利名稱：交流二線式開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流二線式開關(guān)，并且涉及具有由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件的交流二線式開關(guān)。
背景技術(shù)：
以往，在住宅用的照明燈或換氣扇的控制中，作為交流二線式開關(guān)大多采用機(jī)械開關(guān)。近些年，使電流雙向流動，并且對于正負(fù)這兩個極性的電壓都具有耐壓性的雙向交流開關(guān)成為了一種需要，因此，采用了三極管交流開關(guān)這種半導(dǎo)體、并具有調(diào)光功能、遙控器功能、以及人傳感器功能的高功能的開關(guān)被商品化(例如參照專利文獻(xiàn)1)。圖12是示出使用了以三極管交流開關(guān)為主開關(guān)的以往的交流二線式開關(guān)151的概略電路圖。如圖12所示，以往的交流二線式開關(guān)151由三極管交流開關(guān)150和用于驅(qū)動該三極管交流開關(guān)150的驅(qū)動電路149等構(gòu)成，所述三極管交流開關(guān)150與商用交流電源 101以及負(fù)載102串聯(lián)連接而形成閉合電路，并且，以往的交流二線式開關(guān)151所形成的系統(tǒng)是，通過驅(qū)動電路149使三極管交流開關(guān)150接通或斷開，從而使從商用交流電源101向負(fù)載102的電力供給導(dǎo)通或斷開。(以往技術(shù)文獻(xiàn))(專利文獻(xiàn))專利文獻(xiàn)1日本特公昭58-56477號公報(bào)專利文獻(xiàn)2美國專利申請公開第2005/0189561號說明書但是，在采用以硅(Si)為材料的半導(dǎo)體元件來形成雙向開關(guān)元件的情況下，由于硅的材料界限，出現(xiàn)的困難是，不能使雙向開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻降得更低。也就是說，從圖 13所示的三極管交流開關(guān)的導(dǎo)通特性圖可知，作為雙向開關(guān)而被使用的三極管交流開關(guān) 150在導(dǎo)通時，為了進(jìn)行與硅二極管的導(dǎo)通工作相同的工作以及與雙極部件的導(dǎo)通工作相同的工作，而在低電流區(qū)的導(dǎo)通電阻變大，在采用了三極管交流開關(guān)的交流二線式開關(guān)中， 由于導(dǎo)通電阻而使導(dǎo)通損失變大。為此，以往的交流二線式開關(guān)存在的課題是，例如難于用于200W以上的負(fù)載，因此需要對能夠使用的負(fù)載的耗電量加以限制后使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述的課題，目的在于提供一種交流二線式開關(guān)，該交流二線式開關(guān)通過抑制內(nèi)部所具有的雙向開關(guān)元件本身的放熱，從而能夠?qū)ι逃媒涣麟娫磁c比以往更大的負(fù)載之間的連接進(jìn)行導(dǎo)通或斷開。近些年，為了打破材料界限降低導(dǎo)通損失，從而考慮了導(dǎo)入采用了以氮化鎵(GaN) 為代表的III族氮化物半導(dǎo)體或碳化硅(SiC)等寬禁帶半導(dǎo)體的半導(dǎo)體元件(例如參照專利文獻(xiàn)2、。寬禁帶半導(dǎo)體的擊穿場強(qiáng)大約是Si的10倍。在氮化鋁鎵(AWaN)和氮化鎵 (GaN)的異質(zhì)結(jié)界面，由于自發(fā)極化以及壓電極化而產(chǎn)生電荷。據(jù)此，即使在不摻雜時也能夠形成薄膜電子面密度在IXlO13Cnr2以上和1000cm2V/sec以上的高遷移率的二維電子氣(2DEG)層。為此，則期待AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(AWaN/GaN-HFET)能夠成為可以實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻以及高耐壓的功率開關(guān)晶體管。通過形成利用了 MGaN/GaN的異質(zhì)結(jié)的具有兩個柵極電極的結(jié)構(gòu)，從而能夠以一個半導(dǎo)體元件來形成雙向開關(guān)元件。具有這種結(jié)構(gòu)的雙向開關(guān)元件在電路功能上與彼此為逆方向串聯(lián)連接的兩個晶體管是等價的，如圖3所示的導(dǎo)通特性的比較圖，與以往的三極管交流開關(guān)相比更能夠降低導(dǎo)通電阻，并且能夠控制從第一歐姆電極側(cè)向第二歐姆電極側(cè)流動的電流以及從第二歐姆電極側(cè)向第一歐姆電極側(cè)流動的電流。因此，由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的具有兩個柵極電極的雙向開關(guān)元件，比以往的由三極管交流開關(guān)單體、功率 MOS場效應(yīng)晶體管(金屬氧化膜場效應(yīng)晶體管)、或IGBT (絕緣柵雙極晶體管)等多個功率晶體管組成的雙向開關(guān)更小型化，并且作為能夠節(jié)省電力的元件受到了重視。因此，本發(fā)明的發(fā)明人實(shí)現(xiàn)了活用了由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的開關(guān)元件的優(yōu)良特性的交流二線式開關(guān)。具體而言，為了達(dá)到上述的目的，作為本發(fā)明的交流二線式開關(guān)的一個實(shí)施例，交流二線式開關(guān)，被連接并被利用于交流電源與負(fù)載之間，該交流二線式開關(guān)具有雙向開關(guān)元件，該雙向開關(guān)元件除具有使電流雙向流動的構(gòu)成以外，還使該電流的流動導(dǎo)通或斷開，并且，該雙向開關(guān)元件與所述交流電源以及所述負(fù)載串聯(lián)連接，且與所述交流電源以及所述負(fù)載構(gòu)成閉合電路，所述雙向開關(guān)元件包括襯底；半導(dǎo)體層疊體，被形成在所述襯底，并且由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成；第一歐姆電極以及第二歐姆電極，所述第一歐姆電極被形成在所述半導(dǎo)體層疊體，并且與所述交流電源以及所述負(fù)載中的一方電連接，所述第二歐姆電極被形成在所述半導(dǎo)體層疊體，并且與所述交流電源以及所述負(fù)載中的另一方電連接；以及第一柵極電極以及第二柵極電極，被形成在位于所述半導(dǎo)體層疊體上的所述第一歐姆電極與所述第二歐姆電極之間，并且是從所述第一歐姆電極一側(cè)開始按順序而被形成的；所述交流二線式開關(guān)還包括全波整流器，被連接在所述第一歐姆電極與所述第二歐姆電極之間，對所述交流電源進(jìn)行全波整流；電源電路，將從所述全波整流器輸出的被全波整流后的電壓平滑化后，提供直流電源；驅(qū)動電路，在接受從所述電源電路提供的直流電源的同時，還向所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極輸出控制信號；以及控制電路，在接受從所述電源電路提供的直流電源的同時，在由所述交流電源將電力提供到所述負(fù)載的情況下，控制所述驅(qū)動電路，以使所述驅(qū)動電路通過向所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極，輸出具有比所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極的閾值電壓高的電壓的控制信號，從而使所述雙向開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。據(jù)此，由于對交流電源的供給進(jìn)行導(dǎo)通與斷開的雙向開關(guān)元件以III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，因此具有這種雙向開關(guān)元件的交流二線式開關(guān)能夠降低導(dǎo)通電阻、抑制散熱，從而能夠與比以往的負(fù)載大的負(fù)載連接而被使用。在此，所述驅(qū)動電路也可以通過電阻，將所述控制信號傳輸給所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極。這樣，通過在驅(qū)動電路與第一柵極電極之間以及驅(qū)動電路與第二柵極電極之間插入電阻，從而使從驅(qū)動電路向第一柵極電極以及第二柵極電極的控制信號的電流以及電壓得到限制，這樣，控制信號的變動被抑制，導(dǎo)通或斷開工作被穩(wěn)定化，并且回避了因浪涌電壓的侵入而導(dǎo)致的雙向開關(guān)元件的損壞。并且，所述驅(qū)動電路的構(gòu)成也可以是，將電流或恒定電流的所述控制信號輸出到所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極。這樣，由于電流或恒定電流的控制信號從驅(qū)動電路被輸入到第一柵極電極以及第二柵極電極，因此即使是過負(fù)載狀態(tài)的向負(fù)載過度地提供了電力的狀態(tài)，針對第一柵極電極以及第二柵極電極，被限制了電流的控制信號也能夠被輸入，因此能夠使導(dǎo)通或斷開工作穩(wěn)定化。并且，也可以是，所述控制電路，控制所述驅(qū)動電路，通過針對所述雙向開關(guān)元件， 首先將比所述閾值電壓高的電壓作為所述控制信號，施加到離在所述第一歐姆電極以及所述第二歐姆電極之中電位高的一方近的第一柵極電極或第二柵極電極之后，再將比所述閾值電壓高的電壓作為所述控制信號施加到第一柵極電極或第二柵極電極的另一方，從而使所述雙向開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。這樣，能夠以將信號傳送到能夠以更低的電位將雙向開關(guān)元件導(dǎo)通的第一柵極電極或第二柵極電極的定時，來使雙向開關(guān)元件導(dǎo)通，因此與同時將控制信號傳送到第一柵極電極以及第二柵極電極的方式相比，能夠以更準(zhǔn)確的定時來使雙向開關(guān)元件導(dǎo)通。并且，所述襯底也可以接地，或者所述襯底也可以被固定為某一電位。這樣，能夠使雙向開關(guān)元件的襯底電位穩(wěn)定，即使在雙向開關(guān)元件被安裝有散熱裝置的情況下，也不需要絕緣，并且能夠抑制噪聲的發(fā)生。并且，交流二線式開關(guān)的構(gòu)成也可以是，包括襯底端子，與所述襯底電連接；以及兩個二極管，被分別連接于所述襯底端子與所述第一歐姆電極以及所述襯底端子與所述第二歐姆電極之間，并且所述兩個二極管分別朝向電流從所述襯底端子流向所述第一歐姆電極的方向以及電流從所述襯底端子流向所述第二歐姆電極的方向。這樣，雙向開元元件的襯底電位由于能夠成為兩個開關(guān)端子(第一歐姆電極以及第二歐姆電極)之中與電位低的開關(guān)端子的電位接近的電位，因此能夠通過雙向開關(guān)元件的低電壓側(cè)的控制端子(第一或第二柵極電極)來進(jìn)行穩(wěn)定的控制。并且，交流二線式開關(guān)的構(gòu)成也可以是，包括襯底端子，與所述襯底電連接；以及兩個二極管，被分別連接于所述襯底端子與所述第一歐姆電極以及所述襯底端子與所述第二歐姆電極之間，并且所述兩個二極管分別朝向電流從所述第一歐姆電極流向所述襯底端子的方向以及電流從所述第二歐姆電極流向所述襯底端子的方向。這樣，雙向開關(guān)元件的襯底電位由于能夠成為兩個開關(guān)端子(第一歐姆電極以及第二歐姆電極)之中與電位高的開關(guān)端子的電位接近的電位，因此能夠通過雙向開關(guān)元件的高電壓側(cè)的控制端子(第一或第二柵極電極)來進(jìn)行穩(wěn)定的控制。根據(jù)本發(fā)明所涉及的交流二線式開關(guān)，通過以由III族氮化半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件來構(gòu)成，從而能夠降低因?qū)娮杷a(chǎn)生的損失，并能夠抑制雙向開關(guān)元件自身的散熱，從而能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行穩(wěn)定工作的交流二線式開關(guān)。因此，實(shí)現(xiàn)了被安裝在住宅墻壁上的交流二線式開關(guān)。并且，能夠切換更大的負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)了可以不必對負(fù)載加以限制就能夠使用的交流二線式開關(guān)。


圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖2是本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)所具有的雙向開關(guān)元件的截面結(jié)構(gòu)圖。
圖3是由本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)所具有的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件的導(dǎo)通特性，與三極管交流開關(guān)的導(dǎo)通特性進(jìn)行比較的概要圖。圖4是示出本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)所具有的雙向開關(guān)元件的布局的概要圖。圖5是示出本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)所具有的雙向開關(guān)元件的封裝的概要圖。圖6是在雙向開關(guān)元件與第一以及第二柵極驅(qū)動電路之間插入了電阻的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖7是以電流或恒定電流來執(zhí)行雙向開關(guān)元件的柵極驅(qū)動的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖8A是使雙向開關(guān)元件的襯底電位接地的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖8B是使雙向開關(guān)元件的襯底電位接地的本發(fā)明的另一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖9A是將雙向開關(guān)元件的襯底電位固定為任意的電位的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖9B是將雙向開關(guān)元件的襯底電位固定為任意的電位的本發(fā)明的另一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖10是使雙向開關(guān)元件的襯底電位成為與商用交流電位中低的一方的電位接近的電位的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖11是使雙向開關(guān)元件的襯底電位成為與商用交流電位中高的一方的電位接近的電位的本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖12是利用三極管交流開關(guān)而被構(gòu)成的以往的交流二線式開關(guān)的電路圖。圖13是示出三極管交流開關(guān)的導(dǎo)通特性的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的交流二線式開關(guān)的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOa的電路構(gòu)成。該交流二線式開關(guān)IOOa是被連接于商用交流電源101與照明器具等的負(fù)載102之間而被利用的交流開關(guān)，并且，該交流二線式開關(guān)IOOa包括雙向開關(guān)元件103、全波整流器104、電源電路105、驅(qū)動電路(第一柵極驅(qū)動電路107、第二柵極驅(qū)動電路108)、以及控制電路106。如圖1所示，雙向開關(guān)元件103是由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙柵極的開關(guān)元件，除了具有使電流雙方向流動的構(gòu)成以外，還使該電流的流動導(dǎo)通或斷開，該雙向開關(guān)元件103具有成為開關(guān)(導(dǎo)通/非導(dǎo)通)的對象的開關(guān)端子Sl和開關(guān)端子S2 ；用于對電流的導(dǎo)通以及斷開進(jìn)行控制的、被連接于兩個柵極的控制端子Gl和控制端子G2 ；以及與形成該雙向開關(guān)元件103的襯底(基板)電連接的襯底端子SUB。在此，商用交流電源101、負(fù)載102、以及雙向開關(guān)元件103 (其中的開關(guān)端子Sl和開關(guān)端子S2)串聯(lián)連接，以構(gòu)成閉合電路。全波整流器104被連接于開關(guān)端子Sl與開關(guān)端子S2之間，是用于對從商用交流電源101提供來的交流電源進(jìn)行全波整流的橋式二極管等。電源電路105是將從全波整流器104輸出的全波整流后的電壓平滑化后，以提供直流電源的電路。第一柵極驅(qū)動電路107、第二柵極驅(qū)動電路108以及控制電路106所需要的電源由電源電路105來提供?？刂齐娐?06是用于控制第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108的電路，在從商用交流電源101向負(fù)載102提供電力的情況下，使第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108分別針對雙向開關(guān)元件103的控制端子Gl以及控制端子G2，輸出具有比與控制端子Gl以及控制端子G2相對應(yīng)的柵極的閾值電壓高的電壓的控制信號，從而使雙向開關(guān)元件103成為導(dǎo)通狀態(tài)，另外，在斷開從商用交流電源101向負(fù)載102的電力提供的情況下，使第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108分別針對雙向開關(guān)元件 103的控制端子Gl以及控制端子G2，輸出具有比與控制端子Gl以及控制端子G2相對應(yīng)的柵極的閾值電壓低的電壓的控制信號，從而使雙向開關(guān)元件103成為斷開狀態(tài)。更具體而言，通過外部設(shè)定部109，將表示是否將電力從商用交流電源101提供到負(fù)載102的信號傳送給控制電路106。根據(jù)該被傳送來的信號，控制電路106將控制信號輸出到第一柵極驅(qū)動電路107的輸入端子Sim以及第二柵極驅(qū)動電路108的輸入端子SIN2。第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108，根據(jù)來自控制電路106的控制信號，將控制信號分別從自身的輸出端子OUTl以及0UT2輸出到雙向開關(guān)元件103的控制端子Gl以及G2，以控制雙向開關(guān)元件103的導(dǎo)通或斷開工作。具體而言，在比雙向開關(guān)元件103(更具體而言，其柵極)的閾值電壓高的電壓，從第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108分別被施加到控制端子Gl以及控制端子G2的情況下，雙向開關(guān)元件103 的開關(guān)端子Sl和開關(guān)端子S2成為導(dǎo)通狀態(tài)，電力被提供到負(fù)載102。另外，在比雙向開關(guān)元件103(更具體而言，其柵極)的閾值電壓低的電壓，從第一柵極驅(qū)動電路107以及第二柵極驅(qū)動電路108的至少一方被分別施加到控制端子Gl以及控制端子G2的情況下，雙向開關(guān)元件103的開關(guān)端子Sl和開關(guān)端子S2成為非導(dǎo)通狀態(tài)，向負(fù)載102的電力提供被切斷。這樣，實(shí)現(xiàn)了利用了由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件103的交流二線式開關(guān)，并且大幅度降低了導(dǎo)通電阻，從而能夠針對更大的負(fù)載進(jìn)行導(dǎo)通或斷開。以下，對用于本實(shí)施例2的交流二線式開關(guān)IOOa的由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件103進(jìn)行更具體的說明。首先，對雙向開關(guān)元件103的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2 示出了雙向開關(guān)元件103的截面。如圖2所示，雙向開關(guān)元件103具有厚度約為1 μ m的緩沖層127，以及在緩沖層 127上形成的半導(dǎo)體層疊體(第一半導(dǎo)體層1 和第二半導(dǎo)體層1 )，該緩沖層127被形成在導(dǎo)電性的硅(Si)襯底1 上。緩沖層127由厚度為IOnm左右的氮化鋁(AlN)和厚度為IOnm左右的氮化鎵(GaN)相互層疊而成。半導(dǎo)體層疊體由從襯底1 一側(cè)被依次層疊的第一半導(dǎo)體層1 和第二半導(dǎo)體層1 構(gòu)成，該第二半導(dǎo)體層129比第一半導(dǎo)體層1 的帶隙大。在本實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體層1 是厚度為2 μ m左右的不摻雜的氮化鎵(GaN) 層。第二半導(dǎo)體層1 是厚度為20nm左右的η型的氮化鋁鎵(AKiaN)層。這樣，如圖3示出的本實(shí)施例中的III族氮化物半導(dǎo)體雙向開關(guān)元件(雙向開關(guān)元件103)與以往的三極管交流開關(guān)的導(dǎo)通特性比較圖所示，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通電阻非常低的雙向開關(guān)元件，即實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通電阻非常低的交流二線式開關(guān)。
在由GaN構(gòu)成的第一半導(dǎo)體層1 與由MGaN構(gòu)成的第二半導(dǎo)體層129的異質(zhì)結(jié)界面近旁，由自發(fā)極化以及壓電極化產(chǎn)生電荷。這樣，作為薄膜電子面密度在IX IO13CnT2以上，且遷移率為1000cm2V/sec以上的二維電子氣ODEG)層的溝道區(qū)域被形成。在半導(dǎo)體層疊體上，即半導(dǎo)體層1 和半導(dǎo)體層1 上，形成有彼此相距一定間隔的第一歐姆電極123A和第二歐姆電極12!3B。第一歐姆電極123A以及第二歐姆電極12 均為由鈦(Ti)和鋁(Al)層疊而成，與上述的溝道區(qū)域歐姆接觸。在該圖2中示出的例子是，為了降低接觸電阻，而在去除第二半導(dǎo)體層129的一部分的同時，將第一半導(dǎo)體層1 深挖40nm左右，以使第一歐姆電極123A以及第二歐姆電極12 與第一半導(dǎo)體層1 和第二半導(dǎo)體層1 之間的交界面相接觸。并且，第一歐姆電極123A以及第二歐姆電極12 也可以被形成在第二半導(dǎo)體層1 上。在第一歐姆電極123A上形成有由Au和Ti構(gòu)成的第一歐姆電極布線122A，并與第一歐姆電極123A電連接。同樣，在第二歐姆電極12 上形成有由Au和Ti構(gòu)成的第二歐姆電極布線122B，并與第二歐姆電極12 電連接。在第二半導(dǎo)體層1 上的第一歐姆電極123A與第二歐姆電極12 之間的區(qū)域中，形成有構(gòu)成雙向開關(guān)元件103的雙柵極的第一 ρ型半導(dǎo)體層(第一柵極)125A和第二 P型半導(dǎo)體層(第二柵極)125B，并且該第一 ρ型半導(dǎo)體層(第一柵極)125A和第二 ρ型半導(dǎo)體層(第二柵極)125Β是相距一定間隔而被形成的。在第一 ρ型半導(dǎo)體層125Α上形成有第一柵極電極124Α，在第二 ρ型半導(dǎo)體層125Β上形成有第二柵極電極124Β。第一柵極電極124Α以及第二柵極電極124Β均由鈀(Pd)和金(Au)層疊體構(gòu)成，與第一 ρ型半導(dǎo)體層125Α以及第二 ρ型半導(dǎo)體層125Β歐姆接觸。第一歐姆電極布線122Α、第一歐姆電極123Α、第二半導(dǎo)體層129、第一 ρ型半導(dǎo)體層125Α、第一柵極電極124Α、第二 ρ型半導(dǎo)體層125Β、第二柵極電極1MB、第二歐姆電極 123Β以及第二歐姆電極布線122Β，由以氮化硅(SiN)構(gòu)成的保護(hù)膜130覆蓋。在Si襯底126的背面形成有由鎳(Ni)、鉻(Cr)、銀(Ag)層疊的厚度為SOOnm左右的背面電極131，背面電極131與Si襯底126歐姆連接。第一 ρ型半導(dǎo)體層125Α以及第二 ρ型半導(dǎo)體層125Β的厚度分別為300nm左右， 由被摻雜了鎂(Mg)的ρ型GaN構(gòu)成。第一 ρ型半導(dǎo)體層125A以及第二 ρ型半導(dǎo)體層125B 分別與第二半導(dǎo)體層1 形成ρη結(jié)。這樣，第一歐姆電極123Α與第一柵極電極124Α之間的電壓例如在OV以下的情況下，從第一 ρ型半導(dǎo)體層125Α開始在溝道區(qū)域中耗盡層擴(kuò)大， 因此能夠切斷流向溝道的電流。同樣，第二歐姆電極12 與第二柵極電極124Β之間的電壓例如在OV以下的情況下，從第二 ρ型半導(dǎo)體層125B開始在溝道區(qū)域中耗盡層擴(kuò)大，因此能夠切斷流向溝道的電流。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行所謂的常關(guān)(normally off)工作的雙柵極的開關(guān)元件。并且，第一 P型半導(dǎo)體層125A與第二 ρ型半導(dǎo)體層125B之間的距離被設(shè)計(jì)成，能夠耐壓到被施加在第一歐姆電極123A以及第二歐姆電極12 的最大電壓。并且，與第一歐姆電極123A連接的端子Si、與第一柵極電極124A連接的端子G1、 與第二柵極電極124B連接的端子G2以及與第二歐姆電極12 連接的端子S2，分別與圖1 的開關(guān)端子Si、控制端子G1、控制端子G2以及開關(guān)端子S2相對應(yīng)。并且，與背面電極131 連接的端子Sub與圖1所示的襯底端子SUB相對應(yīng)。圖4是示出雙向開關(guān)元件103的芯片(雙向開關(guān)芯片137)表面的布局的圖。在雙向開關(guān)芯片137的表面的右側(cè)區(qū)域被設(shè)置有第一歐姆電極布線133A、被形成在該第一歐姆電極布線133A的上面的第一歐姆電極襯墊134A、與圖2所示的第一柵極電極124A電連接的第一柵極布線132A、被形成在該第一柵極布線132A的上面的第一柵極電極襯墊135A。并且，在該雙向開關(guān)芯片137的表面的左側(cè)區(qū)域被設(shè)置有第二歐姆電極布線 133B、被形成在該第二歐姆電極布線13 的上面的第二歐姆電極襯墊134B、與圖2所示的第二柵極電極124B電連接的第二柵極布線132B、被形成在該第二柵極布線132B的上面的第二柵極電極襯墊135B。并且，在該雙向開關(guān)芯片137的表面的中央?yún)^(qū)域被設(shè)置有(i)第二歐姆電極布線 122B，與第二歐姆電極布線13 電連接，且是從該第二歐姆電極布線13 向中央?yún)^(qū)域延伸的梳狀布線(finger wire) ； (ii)第一柵極電極124A，與第一柵極布線132A電連接，且是從該第一柵極布線132A向中央?yún)^(qū)域延伸的梳狀的電極；(iii)第二柵極電極1MB，與第二柵極布線132B電連接，且是從該第二柵極布線132B向中央?yún)^(qū)域延伸的梳狀的電極；以及 (iv)第一歐姆電極布線122A，與第一歐姆電極布線133A電連接，且是從該第一歐姆電極布線133A向中央?yún)^(qū)域延伸的梳狀布線。并且，作為上述的溝道區(qū)域的活性區(qū)136也被表示在雙向開關(guān)芯片137的表面的中央?yún)^(qū)域。在這樣的雙向開關(guān)芯片137的表面的中央?yún)^(qū)域，以點(diǎn)線(c)切斷的截面相當(dāng)于圖 2。圖5示出了雙向開關(guān)元件103的PKG(封裝)的實(shí)際例子。在此示出了，在被固定在芯片墊(Die Pad) 138上的雙向開關(guān)芯片137的表面的各個襯墊134A、135A、134B以及 135B，與圖1以及圖2所示的各個端子(開關(guān)端子Si、開關(guān)端子S2、控制端子G1、控制端子 G2、襯底端子SUB)所使用的導(dǎo)線144-147相連接的狀態(tài)。即，第一歐姆電極襯墊134A以兩條電線I39與開關(guān)端子Sl所使用的導(dǎo)線147相連接，第一柵極電極襯墊135A以電線140 與控制端子Gl所使用的導(dǎo)線146相連接，第二柵極電極襯墊135B以電線142與控制端子 Gl所使用的導(dǎo)線144相連接，第二歐姆電極襯墊134B以兩條電線141與開關(guān)端子S2所使用的導(dǎo)線145相連接。另外，芯片墊138與襯底端子SUB所使用的導(dǎo)線148相連接。并且，芯片墊138、雙向開關(guān)芯片137、各個電線139-142、以及各個導(dǎo)線144-148的底部以樹脂143而被模封。具有以上的結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例所涉及的雙向開關(guān)元件103的工作原理如下所述。 即，使通過圖1的第一柵極驅(qū)動電路107向控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間施加的電位，低于第一柵極電極124A的閾值電壓，從而使圖2中的第一柵極電極124A的下側(cè)的耗盡層擴(kuò)大，同樣，使通過第二柵極驅(qū)動電路108向控制端子G2與開關(guān)端子S2之間施加的電位，低于第二柵極電極124B的閾值電壓，從而使圖2中的第二柵極電極124B的下側(cè)的耗盡層擴(kuò)大。這樣，在作為第一歐姆電極123A的開關(guān)端子Sl與作為第二歐姆電極12 的開關(guān)端子 S2之間，成為不論哪個方向都沒有電流流過的狀態(tài)，在雙向開關(guān)元件103的開關(guān)端子Sl與開關(guān)端子S2之間成為切斷狀態(tài)，從商用交流電源101向負(fù)載102沒有電力的提供，成為斷開狀態(tài)。另一方面，使通過第一柵極驅(qū)動電路107向控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間施加的電位，高于第一柵極電極124A的閾值電壓，從而不使圖2中的第一柵極電極124A下側(cè)的耗盡層擴(kuò)大，同樣，使通過第二柵極驅(qū)動電路108向控制端子G2與開關(guān)端子S2之間施加的電位，高于第二柵極電極124B的閾值電壓，從而不使圖2中的第二柵極電極124B的下側(cè)的耗盡層擴(kuò)大。這樣，在作為第一歐姆電極123A的開關(guān)端子Sl與作為第二歐姆電極12 的開關(guān)端子S2之間，成為不論哪個方向都有電流流過的狀態(tài)，在雙向開關(guān)元件103的開關(guān)端子Sl與開關(guān)端子S2之間成為導(dǎo)通狀態(tài)，成為從商用交流電源101向負(fù)載102提供電力的狀態(tài)。根據(jù)此原理，通過在圖1所示的交流二線式開關(guān)IOOa的雙向開關(guān)元件103的控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子G2與開關(guān)端子S2之間，施加比閾值電壓高的電壓，則能夠?qū)㈦娏μ峁┑脚c商用交流電源101相連接的負(fù)載102，通過在控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子G2與開關(guān)端子S2之間，施加閾值電壓以下的電壓，從而能夠切斷向與商用交流電源101連接的負(fù)載102提供電力。這樣，能夠有選擇性地對被連接在商用交流電源101的負(fù)載102進(jìn)行導(dǎo)通狀態(tài)以及斷開狀態(tài)的控制。進(jìn)一步，對向雙向開關(guān)元件103的控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子 G2與開關(guān)端子S2之間的信號提供方法進(jìn)行說明。要使雙向開關(guān)元件103成為導(dǎo)通狀態(tài)， 則需要向控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子G2與開關(guān)端子S2之間均施加比閾值電壓高的電壓，實(shí)質(zhì)上是通過同時施加電壓來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通狀態(tài)。然而，最優(yōu)選的是以下的控制。S卩，要想使雙向開關(guān)元件103從斷開狀態(tài)成為導(dǎo)通狀態(tài)，則需要向離開關(guān)端子Sl 以及開關(guān)端子S2之中電位高的一方近的控制端子施加比閾值電壓高的電壓，并在一定的時間后，向離開關(guān)端子Sl以及開關(guān)端子S2之中電位低的一方近的控制端子施加比閾值電壓高的電壓。另外，要想使雙向開關(guān)元件103從導(dǎo)通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)，則需要向離開關(guān)端子Sl以及開關(guān)端子S2之中電位低的一方近的控制端子施加比閾值電壓低的電壓，并在一定的時間后，向離開關(guān)端子Sl以及開關(guān)端子S2之中電位高的一方近的控制端子施加比閾值電壓低的電壓。例如，要想將雙向開關(guān)元件103從斷開狀態(tài)成為導(dǎo)通狀態(tài)，在開關(guān)端子Sl與開關(guān)端子S2之中，在開關(guān)端子S2的電位高時，首先向控制端子G2與開關(guān)端子S2之間施加比閾值電壓高的電壓，在一定的時間后，再向控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間施加比閾值電壓高的電壓，這樣，雙方的控制端子都被施加有比閾值電壓高的電壓，雙向開關(guān)元件103成為導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，要想將雙向開關(guān)元件103從導(dǎo)通狀態(tài)成為斷開狀態(tài)，則在離電位低的一側(cè)的開關(guān)端子Sl近的控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間施加比閾值電壓低的電壓，在一定的時間后，向控制端子G2與開關(guān)端子S2之間也施加比閾值電壓低的電壓。通過進(jìn)行這樣的向控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子G2與開關(guān)端子 S2之間給予信號的方法，雙向開關(guān)元件103實(shí)質(zhì)上是以將電位施加到電位低的一側(cè)的控制端子的定時來控制(決定)導(dǎo)通狀態(tài)以及斷開狀態(tài)的，因此，與同時向兩個控制端子施加控制電壓的方式相比，能夠更正確地控制雙向開關(guān)元件103。另外，關(guān)于向雙向開關(guān)元件103 的控制端子Gl與開關(guān)端子Sl之間以及控制端子G2與開關(guān)端子S2之間給予信號的方法， 在從圖6到圖11的實(shí)施例中也能夠得到相同的效果。圖6示出了本發(fā)明的其他的實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOb的電路構(gòu)成。在此所示出的構(gòu)成是，在控制端子Gl與第一柵極驅(qū)動電路107之間、以及控制端子G2與第二柵極驅(qū)動電路108之間分別被插入有用于保護(hù)柵極的電阻111以及電阻110。該構(gòu)成所具有的效果是，在雙向開關(guān)元件103的控制端子Gl以及控制端子G2被施加有閾值電壓以上的電壓，電力被提供到負(fù)載102的過渡狀態(tài)中，能夠?qū)目刂贫俗覩l向開關(guān)端子Sl施加的電流和電壓的變動、以及從控制端子G2向開關(guān)端子S2施加的電流和電壓的變動進(jìn)行控制， 并且能夠?qū)σ蚱渌睦擞侩妷簩?dǎo)致的元件破壞進(jìn)行保護(hù)。圖7示出了本發(fā)明的其他的實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOc的電路構(gòu)成。 在此所示出的構(gòu)成是，將來自作為電流源的第一柵極驅(qū)動電路112以及第二柵極驅(qū)動電路 113的電流，分別施加到控制端子Gl以及控制端子G2。根據(jù)此構(gòu)成，由于要想使雙向開關(guān)元件103成為導(dǎo)通狀態(tài)，需要向控制端子Gl以及G2施加恒定電流，因此，在過負(fù)載狀態(tài)中的向負(fù)載102過度地提供電力的狀態(tài)中，被施加到控制端子Gl以及控制端子G2的電流以及電壓被穩(wěn)定。接著，圖8A至圖11分別是本發(fā)明其他的實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOd-I 至IOOg的電路的構(gòu)成。在此示出了，有關(guān)雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB的電位的獲取方法的各種實(shí)施例。在以前所說明的圖1、圖6、圖7的構(gòu)成中，襯底端子SUB的電位是不固定的，處于懸浮狀態(tài)。圖8A示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOd-I的電路構(gòu)成。 在此示出了雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB接地的例子。即記載的例子是，在襯底端子 SUB與第一柵極驅(qū)動電路107、第二柵極驅(qū)動電路108、控制電路106以及電源電路105的共同接地部之間以布線114來連接。通過使襯底端子SUB接地，從而能夠使雙向開關(guān)元件103 的襯底電位穩(wěn)定，即使在雙向開關(guān)元件103安裝了散熱裝置的情況下，也不需要絕緣，并且能夠抑制噪聲的發(fā)生。另外，該交流二線式開關(guān)IOOd-I也可以如圖8B所示的交流二線式開關(guān)100d-2那樣，為了使襯底端子SUB接地，而將用于保護(hù)浪涌電壓的電阻11 插入到布線114中。這樣，可以與圖8A所示的交流二線式開關(guān)IOOd-I同樣，能夠使襯底端子SUB穩(wěn)定。關(guān)于襯底端子SUB的接地方法，即使是采用其他的方法也能夠得到同樣的效果。圖9示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOe-I的電路的構(gòu)成。在此示出了，將雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB的電位固定為任意的電位(例如預(yù)先規(guī)定的直流電位)的例子。即記載了，在襯底端子SUB與具有任意的電位端子的電源電路105(其電位端子)之間以布線115來連接的例子。在雙向開關(guān)元件103安裝了散熱裝置的情況下需要絕緣，即使是這種情況，通過將襯底端子SUB固定為任意的電位，也能夠使雙向開關(guān)元件103的襯底電位穩(wěn)定。另外，該交流二線式開關(guān)IOOe-I的構(gòu)成也可以如圖9 所示的交流二線式開關(guān)lOOe-2所示那樣，將用于保護(hù)浪涌電壓的電阻11 插入到用于連接襯底端子SUB與任意的電位端子的布線115中。這樣，可以與圖9A所示的交流二線式開關(guān)IOOe-I同樣，能夠使襯底端子SUB穩(wěn)定。圖10示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOf的電路的構(gòu)成。 在此示出了將雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的低電位接近的電壓的例子。在此構(gòu)成中，在襯底端子SUB與開關(guān)端子Sl之間并聯(lián)連接有二極管118和電阻117，且襯底端子SUB與開關(guān)端子S2之間同樣，并聯(lián)連接有二極管119和電阻116。根據(jù)此構(gòu)成，能夠?qū)⒁r底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的低電位近的電壓。這樣，能夠在雙向開關(guān)元件103的低電壓側(cè)的控制端子進(jìn)行穩(wěn)定的控制。另外，關(guān)于將雙向開關(guān)元件103 的襯底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的低電位的方法也可以采用其他的方式。
圖11示出了本發(fā)明的一個實(shí)施例所涉及的交流二線式開關(guān)IOOg的電路的構(gòu)成。 在此示出了將雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的高電位接近的電壓的例子。在此構(gòu)成中，在襯底端子SUB與開關(guān)端子Sl之間連接有二極管120，在襯底端子SUB與開關(guān)端子S2之間連接有二極管121。根據(jù)此構(gòu)成，能夠使襯底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的高電位接近的電壓，從而在雙向開關(guān)元件103的高電壓側(cè)的控制端子能夠進(jìn)行穩(wěn)定的控制。另外，關(guān)于將雙向開關(guān)元件103的襯底端子SUB的電壓固定為與交流電壓的高電位接近的電壓的方法也可以采取其他的方式。如以上所述，本實(shí)施例中的交流二線式開關(guān)由于利用了由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件103來對交流電源進(jìn)行導(dǎo)通或斷開，因此與以往使用的三極管交流開關(guān)相比，能夠大幅度地降低因開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻造成的損失，可以期待作為高負(fù)載的交流開關(guān)的省電力化，并且能夠穩(wěn)定地對各種負(fù)載進(jìn)行工作。以上，利用實(shí)施例以及變形例對本發(fā)明所涉及的交流二線式開關(guān)進(jìn)行了說明，不過本發(fā)明并非受這些實(shí)施例以及變形例所限。在不超脫本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的對這些實(shí)施例以及變形例進(jìn)行各種變形而得到的實(shí)施方式，以及對這些實(shí)施例以及變形例進(jìn)行任意地組合而得到的實(shí)施方式均包含在本發(fā)明之內(nèi)。例如，在上述的實(shí)施例中，雙向開關(guān)元件103被作為了柵極電極被形成在ρ型半導(dǎo)體層(第一 P型半導(dǎo)體層125A以及第二 P型半導(dǎo)體層125B)上的常關(guān)型的雙柵極的半導(dǎo)體元件。不過，本發(fā)明所涉及的雙向開關(guān)元件的柵極并非受此結(jié)構(gòu)所限。例如，可以通過形成柵極凹陷(Gate-Recess)，或使第二半導(dǎo)體層129的膜厚變薄來實(shí)現(xiàn)常關(guān)特性。S卩，作為本發(fā)明所涉及的雙向開關(guān)元件的柵極的結(jié)構(gòu)，可以通過設(shè)置絕緣層來取代柵極電極下的 P型半導(dǎo)體以作為絕緣型的柵極，或者不設(shè)置柵極電極下的P型半導(dǎo)體，而是將柵極電極與半導(dǎo)體層設(shè)置成如肖特基勢壘這樣的肖特基結(jié)型的柵極。并且，根據(jù)電路構(gòu)成的不同，雙向開關(guān)元件103也可以作為常開(normally on)型的雙柵極的半導(dǎo)體元件來實(shí)現(xiàn)。并且，關(guān)于雙向開關(guān)元件103的襯底，雖然舉例說明了 Si(硅)襯底，不過本發(fā)明并非受Si襯底所限。只要是氮化物半導(dǎo)體能夠形成的襯底就可以，也可以取代Si襯底而采用碳化硅(SiC)襯底或藍(lán)寶石襯底或者其他的襯底。本發(fā)明所涉及的利用了由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的雙向開關(guān)元件的交流二線式開關(guān)與以往使用的三極管交流開關(guān)相比較，由于能夠大幅度地降低因開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻造成的損失，因此能夠使高負(fù)載的交流開關(guān)省電力化，能夠?qū)Ω鞣N負(fù)載穩(wěn)定地進(jìn)行工作， 例如有用于具有調(diào)光功能的住宅用照明設(shè)備以及對換氣扇進(jìn)行控制時所使用的交流二線式開關(guān)。符號說明100a, 100b, 100c, lOOd-1，100d-2，lOOe-1，100e-2，IOOf，IOOg 交流二線式開關(guān)101商用交流電源102 負(fù)載103雙向開關(guān)元件104全波整流器105電源電路
106控制電路107第一柵極驅(qū)動電路108第二柵極驅(qū)動電路109外部設(shè)定部110，111，114a, 115a, 116，117 電阻112第一柵極驅(qū)動電路113第二柵極驅(qū)動電路114，115 布線118-121 二極管122A第一歐姆電極布線122B第二歐姆電極布線123A第一歐姆電極12!3B第二歐姆電極124A第一柵極電極124B第二柵極電極125A第一 ρ型半導(dǎo)體層125B第二 ρ型半導(dǎo)體層1 硅(Si)襯底127緩沖層1 第一半導(dǎo)體層1 第二半導(dǎo)體層130保護(hù)膜131背面電極132A第一柵極布線132B第二柵極布線133A第一歐姆電極布線13 第二歐姆電極布線134A第一歐姆電極襯墊134B第二歐姆電極襯墊135A第一柵極電極襯墊135B第二柵極電極襯墊136活性區(qū)137雙向開關(guān)芯片138芯片墊139-142 電線143 樹脂144-148 導(dǎo)線
權(quán)利要求
1.一種交流二線式開關(guān)，被連接并被利用于交流電源與負(fù)載之間，該交流二線式開關(guān)具有雙向開關(guān)元件，該雙向開關(guān)元件除具有使電流雙向流動的構(gòu)成以外，還使該電流的流動導(dǎo)通或斷開，并且，該雙向開關(guān)元件與所述交流電源以及所述負(fù)載串聯(lián)連接，且與所述交流電源以及所述負(fù)載構(gòu)成閉合電路， 所述雙向開關(guān)元件包括 襯底；半導(dǎo)體層疊體，被形成在所述襯底，并且由III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成； 第一歐姆電極以及第二歐姆電極，所述第一歐姆電極被形成在所述半導(dǎo)體層疊體，并且與所述交流電源以及所述負(fù)載中的一方電連接，所述第二歐姆電極被形成在所述半導(dǎo)體層疊體，并且與所述交流電源以及所述負(fù)載中的另一方電連接；以及第一柵極電極以及第二柵極電極，被形成在位于所述半導(dǎo)體層疊體上的所述第一歐姆電極與所述第二歐姆電極之間，并且是從所述第一歐姆電極一側(cè)開始按順序而被形成的； 所述交流二線式開關(guān)還包括全波整流器，被連接在所述第一歐姆電極與所述第二歐姆電極之間，對所述交流電源進(jìn)行全波整流；電源電路，將從所述全波整流器輸出的被全波整流后的電壓平滑化后，提供直流電源；驅(qū)動電路，在接受從所述電源電路提供的直流電源的同時，還向所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極輸出控制信號；以及控制電路，在接受從所述電源電路提供的直流電源的同時，在由所述交流電源將電力提供到所述負(fù)載的情況下，控制所述驅(qū)動電路，以使所述驅(qū)動電路通過向所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極，輸出具有比所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極的閾值電壓高的電壓的控制信號，從而使所述雙向開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述雙向開關(guān)元件是常關(guān)型的開關(guān)元件。
3.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述雙向開關(guān)元件還具有第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層被形成在所述第一柵極電極與所述半導(dǎo)體層疊體之間，并與所述半導(dǎo)體層疊體形成pn結(jié)，所述第二半導(dǎo)體層被形成在所述第二柵極電極與所述半導(dǎo)體層疊體之間，并與所述半導(dǎo)體層疊體形成pn結(jié)。
4.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極是絕緣柵極用的電極。
5.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極與所述半導(dǎo)體層疊體相接觸，以形成肖特基勢壘。
6.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述雙向開關(guān)元件還具有由P型的III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的柵極，該由P型的III 族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的柵極分別與所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極歐姆接觸。
7.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述襯底是硅襯底。
8.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述襯底是碳化硅襯底。
9.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述襯底是藍(lán)寶石襯底。
10.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述驅(qū)動電路，經(jīng)由電阻將所述控制信號傳送到所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極。
11.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述驅(qū)動電路，將電流或恒定電流的所述控制信號輸出到所述第一柵極電極以及所述第二柵極電極。
12.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)，所述控制電路，控制所述驅(qū)動電路，通過針對所述雙向開關(guān)元件，首先將比所述閾值電壓高的電壓作為所述控制信號，施加到離在所述第一歐姆電極以及所述第二歐姆電極之中電位高的一方近的第一柵極電極或第二柵極電極之后，再將比所述閾值電壓高的電壓作為所述控制信號施加到第一柵極電極或第二柵極電極的另一方，從而使所述雙向開關(guān)元件成為導(dǎo)通狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述襯底的電位為懸浮電位。
14.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述襯底接地。
15.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述襯底的電位被固定為某一電位。
16.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述交流二線式開關(guān)還包括襯底端子，與所述襯底電連接；以及兩個二極管，被分別連接于所述襯底端子與所述第一歐姆電極以及所述襯底端子與所述第二歐姆電極之間，并且所述兩個二極管分別朝向電流從所述襯底端子流向所述第一歐姆電極的方向以及電流從所述襯底端子流向所述第二歐姆電極的方向。
17.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述交流二線式開關(guān)還包括襯底端子，與所述襯底電連接；兩個二極管，被分別連接于所述襯底端子與所述第一歐姆電極以及所述襯底端子與所述第二歐姆電極之間，并且所述兩個二極管分別朝向電流從所述第一歐姆電極流向所述襯底端子的方向以及電流從所述第二歐姆電極流向所述襯底端子的方向。
18.如權(quán)利要求1所述的交流二線式開關(guān)， 所述交流電源是商用交流電源；所述負(fù)載是照明設(shè)備；所述交流二線式開關(guān)被連接于所述商用交流電源與所述照明設(shè)備之間。
全文摘要
提供一種能夠抑制在內(nèi)部所具有的雙向開關(guān)元件的散熱的交流二線式開關(guān)。交流二線式開關(guān)(100a)連接于交流電源(101)與負(fù)載(102)之間而被使用，包括雙向開關(guān)元件(103)，由III氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，除具有使電流雙向流動的構(gòu)成以外，還使該電流的流動導(dǎo)通或斷開，并且與交流電源及負(fù)載串聯(lián)連接，且與交流電源及負(fù)載構(gòu)成閉合電路；全波整流器(104)，對交流電源的電源進(jìn)行全波整流；電源電路(105)，將全波整流后的電壓平滑化后，提供直流電源；第一柵極驅(qū)動電路(107)及第二柵極驅(qū)動電路(108)，將控制信號輸出到雙向開關(guān)元件；以及控制電路(106)，對第一柵極驅(qū)動電路及第二柵極驅(qū)動電路進(jìn)行控制。
文檔編號H03K17/72GK102195629SQ201110043180
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者上本康裕, 井腰文智, 山際優(yōu)人, 柳原學(xué), 橋詰真吾 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社