[发明专利]交流二线式开关

权利要求书

1.一种交流二线式开关，被连接并被利用于交流电源与负载之间，

该交流二线式开关具有双向开关元件，该双向开关元件除具有使电流双向流动的构成以外，还使该电流的流动导通或断开，并且，该双向开关元件与所述交流电源以及所述负载串联连接，且与所述交流电源以及所述负载构成闭合电路，

所述双向开关元件包括：

衬底；

半导体层叠体，被形成在所述衬底，并且由III族氮化物半导体构成；

第一欧姆电极以及第二欧姆电极，所述第一欧姆电极被形成在所述半导体层叠体，并且与所述交流电源以及所述负载中的一方电连接，所述第二欧姆电极被形成在所述半导体层叠体，并且与所述交流电源以及所述负载中的另一方电连接；以及

第一栅极电极以及第二栅极电极，被形成在位于所述半导体层叠体上的所述第一欧姆电极与所述第二欧姆电极之间，并且是从所述第一欧姆电极一侧开始按顺序而被形成的；

所述交流二线式开关还包括：

全波整流器，被连接在所述第一欧姆电极与所述第二欧姆电极之间，对所述交流电源进行全波整流；

电源电路，将从所述全波整流器输出的被全波整流后的电压平滑化后，提供直流电源；

驱动电路，在接受从所述电源电路提供的直流电源的同时，还向所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极输出控制信号；以及

控制电路，在接受从所述电源电路提供的直流电源的同时，在由所述交流电源将电力提供到所述负载的情况下，控制所述驱动电路，以使所述驱动电路通过向所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极，输出具有比所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极的阈值电压高的电压的控制信号，从而使所述双向开关元件成为导通状态。

2.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述双向开关元件是常关型的开关元件。

3.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述双向开关元件还具有第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层被形成在所述第一栅极电极与所述半导体层叠体之间，并与所述半导体层叠体形成pn结，所述第二半导体层被形成在所述第二栅极电极与所述半导体层叠体之间，并与所述半导体层叠体形成pn结。

4.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极是绝缘栅极用的电极。

5.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极与所述半导体层叠体相接触，以形成肖特基势垒。

6.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述双向开关元件还具有由p型的III族氮化物半导体构成的栅极，该由p型的III族氮化物半导体构成的栅极分别与所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极欧姆接触。

7.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底是硅衬底。

8.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底是碳化硅衬底。

9.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底是蓝宝石衬底。

10.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述驱动电路，经由电阻将所述控制信号传送到所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极。

11.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述驱动电路，将电流或恒定电流的所述控制信号输出到所述第一栅极电极以及所述第二栅极电极。

12.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述控制电路，控制所述驱动电路，通过针对所述双向开关元件，首先将比所述阈值电压高的电压作为所述控制信号，施加到离在所述第一欧姆电极以及所述第二欧姆电极之中电位高的一方近的第一栅极电极或第二栅极电极之后，再将比所述阈值电压高的电压作为所述控制信号施加到第一栅极电极或第二栅极电极的另一方，从而使所述双向开关元件成为导通状态。

13.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底的电位为悬浮电位。

14.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底接地。

15.如权利要求1所述的交流二线式开关，

所述衬底的电位被固定为某一电位。