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公開番号2024115358
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-26
出願番号2023021013
出願日2023-02-14
発明の名称伝送装置及び応用装置
出願人日立GEニュークリア・エナジー株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類G21C 17/003 20060101AFI20240819BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】耐放射線性に優れ、高周波数帯域の信号を長距離伝送することができる伝送装置を提供する。
【解決手段】伝送装置100は、第1の電源端子(Vdd)に接続される一対の抵抗(R1、R2)と、前記一対の抵抗(R1、R2)に直列接続される一対のSiC(炭化ケイ素)-nチャネルMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor:T1、T2)から構成される伝送回路を備える。前記一対のSiC-nチャネルMOSFETT(T1、T2)のチャネル長は2μm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の電源端子に接続される一対の抵抗と、
前記一対の抵抗に直列接続される一対のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴと、
から構成される伝送回路を備え、
前記一対のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのチャネル長は２μｍ以下である
ことを特徴とする伝送装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の伝送装置であって、
前記一対の抵抗は、前記一対のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴが形成されるＳｉＣウエハに形成される
ことを特徴とする伝送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の伝送装置であって、
前記一対の抵抗は、拡散抵抗で構成される
ことを特徴とする伝送装置。
【請求項４】
請求項１に記載の伝送装置であって、
それぞれの抵抗とそれぞれのＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、ディスクリートの素子である
ことを特徴とする伝送装置。
【請求項５】
請求項１に記載の伝送装置であって、
前記一対の抵抗は、第１の抵抗と第２の抵抗から構成され、
前記一対のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、第１のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴと第２のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴから構成され、
前記第１のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートに、第１の信号が入力され、
前記第２のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートに、第２の信号が入力され、
前記第１の抵抗と前記第１のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインの間の第１の接続点及び前記第２の抵抗と前記第２のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインの間の第２の接続点のうち少なくとも１つから、出力信号が出力される
ことを特徴とする伝送装置。
【請求項６】
請求項５に記載の伝送装置であって、
前記第１の電源端子と消費電流調整用の制御端子の間に設けられる第３の抵抗と、
ドレイン及びゲートが前記制御端子に接続され、ソースが前記第１の電源端子と極性の異なる第２の電源端子に接続される第３のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴと、
ドレインが前記一対のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴのソースに接続され、ゲートが前記制御端子に接続され、ソースが前記第２の電源端子に接続される第４のＳｉＣ－ｎチャネルＭＯＳＦＥＴと、を備える
ことを特徴とする伝送装置。
【請求項７】
請求項１に記載の伝送装置を含む応用装置であって、
前記応用装置は、
所定のパラメータを計測する計測部と、
計測された前記パラメータに基づいて制御を行う制御部と、を備え、
前記伝送装置は、
前記計測部と前記制御部の間の信号線上に設けられる
ことを特徴とする応用装置。
【請求項８】
請求項７に記載の応用装置であって、
前記計測部は、
圧力、温度、流量、水位、超音波、又は渦電流を測定するセンサである
ことを特徴とする応用装置。
【請求項９】
請求項７に記載の応用装置であって、
前記伝送装置は、
放射線量が所定値以上の場所に配置される
ことを特徴とする応用装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の応用装置であって、
前記伝送装置は、
原子力発電プラントに配置される
ことを特徴とする応用装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送装置及び応用装置に関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
原子力プラントなどの放射線にさらされる環境では、超音波や渦電流検査装置による構造物の劣化や亀裂計測が求められている。一方で、計測器の電子回路に含まれる半導体素子が放射線の電離作用により劣化するため、特に高放射線環境においてはアンプを用いることが難しい。
【０００３】
これら放射線環境での計測においては、制御部の放射線による故障を回避するために、計測部(超音波検査装置であればプローブ、渦電流検査装置であればコイル)と制御部を長距離ケーブルで延長する手法を採用している。
【０００４】
このような長距離伝送系においてアンプを用いない場合、放射線や他機器からの誘導ノイズによりＳＮが低下し、最悪の場合、亀裂（検査対象）などの信号が検出できなくなる。その場合、再計測が必要となり、検査工数の増加が問題となる。
【０００５】
アンプを用いればＳＮ向上により上記課題を解決できるが、伝送回路に一般的に用いられるオペアンプは放射線照射により生じる電離作用で特性が劣化するため、検出信号がうまく伝送できなくなる。
【０００６】
放射線環境で信号を長距離伝送する方法としては、例えば特許文献１に述べられているように、ＳｉＣ（炭化ケイ素）素子に事前照射し、劣化が収束したところで実機に組込む手法がある。これにより放射線耐性を向上できるが、放射線の線源を用いる手法であることから管理が煩雑となりコストがかかる懸念がある。また、超音波や渦電流のように高周波信号に対しては、特許文献１に記載の回路構成では適用が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2020-43187号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
先述した伝送回路中の半導体素子(アンプ)の放射線劣化の課題に対し、我々は、従来のＳｉ半導体からＳｉＣのような高バンドギャップ半導体製とすることで回路の放射線耐性を大幅に向上させている。
【０００９】
しかし、ＳｉＣのアンプは１００ｋＨｚ以上の高帯域の信号増幅には課題があり、従来の回路構成ではゲインが十分に確保できない。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、耐放射線性に優れ、高周波数帯域の信号を長距離伝送することができる伝送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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