JP3203201B2 - トライアック - Google Patents

トライアック

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JP3203201B2
JP3203201B2 JP07910297A JP7910297A JP3203201B2 JP 3203201 B2 JP3203201 B2 JP 3203201B2 JP 07910297 A JP07910297 A JP 07910297A JP 7910297 A JP7910297 A JP 7910297A JP 3203201 B2 JP3203201 B2 JP 3203201B2
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正人 越智
公正 河邑
満夫 吉岡
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Sansha Electric Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトライアック特に分
離拡散型トライアックに関するものである。
【0002】
【従来の技術】分離拡散型トライアックは,裏面に接合
がないため,組立てが容易であり,一般に使用されてい
る。この種のトライアックは図4に示すように,N型半
導体層N1の両表面から選択的に深く拡散して分離拡散
P型半導体層を形成し,この後N型半導体層N1の両面
にP型半導体層P1,P2が設けられ,このP型半導体
層P2の表面内部にN型半導体層N2,N4が選択的に
形成され,またP型半導体層P1の表面内部にもN型半
導体層N3が形成されている。この後P型半導体層P2
の表面から,P型半導体層P2とN型半導体層N1との
接合J1に達するまでエッチングにより溝11を形成
し,その後ガラス12を塗布し接合J1と,N型半導体
層N1とP型半導体層P1との接合J2をガラスパシベ
ーションにより保護している。そして,P型半導体層P
2とN型半導体層N2に跨って電極T1が,P型半導体
層P1とN型半導体層N3に跨って電極T2が,P型半
導体層P2とN型半導体層N4に跨ってゲート電極Gが
形成されている。なお,上記のように形成されたトライ
アックは,分離拡散P型半導体層P3のA−A’,B−
B’でダイシングされ,1チップのトライアックが形成
される。
【0003】トライアックは一般に,商用交流電力の制
御を目的とする半導体素子で,サイリスタに比べて制御
が容易であるという長所を有している。今,電極T1に
対して電極T2が正電位で,ゲート電極が正電位のトリ
ガモード1の場合,P型半導体層P1,N型半導体層N
1,P型半導体層P2,N型半導体層N2で形成される
領域1のサイリスタが通常の逆阻止サイリスタと同様に
ターンオンする。
【0004】一方,電極T1に対し電極T2が負電位に
なるように電圧を印加すると接合J2に空乏層が発生す
る。そして,電極T1に対しゲート電極が負電位のゲー
トモード3の場合,ゲート信号によってP型半導体層P
2とN型半導体層N4の接合J5が順バイアスされ,電
子がN型半導体層N4からP型半導体層P2に注入さ
れ,この電子が接合J1に向かって拡散し,N型半導体
層N1に入って過剰キャリアとして蓄積される。このた
め,N型半導体層N1の電位がP型半導体層P2より低
下し,接合J1の順バイアスが強まりP型半導体層P2
からN型半導体層N1への正孔の注入が促進される。こ
の正孔がN型半導体層N1を拡散し,接合J2の空乏層
に吸収され,P型半導体層P1の過剰キャリアとして蓄
積される。そして,P型半導体層P1の電位が高まり,
P型半導体層P1とN型半導体層N3の接合J4が順バ
イヤスが強くなり,N型半導体層N3から電子がP型半
導体層P1に注入される。その結果,P型半導体層P
2,N型半導体層N1,P型半導体層P1,N型半導体
層N3で形成される領域2のサイリスタがターンオンす
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで,ゲートモー
ド3の場合,接合J4が順バイアスされる際に正孔の一
部がP型半導体層P1から直接電極T2に流れ込み無効
電流となる。この後,J4が順バイアスされ,トライア
ックは通常のオン状態となる。この結果,ゲートモード
3のトライアックの順電流は図5の破線ロに示すように
順方向電圧が小さいときに大きくなるとともに,この部
分のゲート電流はゲートモード1に比べて大電流が必要
となる。
【0006】
【0007】
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は,第1の導電
型の第1の半導体層と,この第1の半導体層の両主表面
からその内部に選択的に深く拡散して形成された分離拡
散された半導体層と,上記分離拡散された第1の半導体
層の両主表面上にそれぞれ形成された第2の導体型の第
2及び第3の半導体層と,第2の半導体層の表面からそ
の内部に選択的に形成された第1の導電型の第4の半導
体層と,第4の半導体層の非形成位置に対応する第3の
半導体層の位置の表面からその内部に形成された第1の
導電型の第5の半導体層と,第4の半導体層の形成位置
に対応する第3の半導体層の位置に形成された第1の導
電型の第6の半導体層と,第6の半導体層の表面と,第
3の半導体層の表面とを接続している金属層とを具備す
るトライアックにおいて,第4の半導体層側の分離拡散
された半導体層の表面からその内部に形成された第1の
導電型の第7の半導体層を備えたものである。
【0009】ゲートモード3の場合,第2の半導体層か
ら第7の半導体層にも正孔が流れようとするが,横方向
の広がり抵抗によって第7の半導体層に流れ込む正孔は
少なく,分離拡散された半導体層と第7の半導体層との
接合に生じる空乏層は保たれ,第7の半導体層を通じて
流れる無効電流はない。この結果第4の半導体層を通ら
ず直接電極に流れる無効電流は従来のものより小さくな
り,トライアックのターンオンに要するゲート電流は小
さくなる。
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】以下この発明を図1ないし図3を
用いて説明する。まず,N型半導体層N1を用意し,こ
のN型半導体層1の両主表面側からボロン(B)などの
P型不純物を選択的に深く拡散して分離拡散のP型半導
体層P3を形成する。分離拡散されたN型半導体層N1
の両主表面側からガリウム(Ga),ボロン(B)など
のP型不純物を拡散してP型半導体層P1,P2を形成
し,次いでこのP型半導体層P1及びP2の表面にリン
(P)等のN型不純物を両側から選択拡散してN型半導
体層N3及びN2,N4を形成する。次に分離拡散用P
型不純物P3の内側近傍の主表面からエッチングして,
P型半導体層P2とN型半導体層N1の接合J1までパ
シベーション用溝11を形成し,この溝11にガラスを
焼成してガラス層12を形成して,NPNPN構成の半
導体素子を得る。
【0013】そして,図1ではP型半導体層P1側の分
離拡散用P型半導体層P3の主表面に酸化膜13を形成
する。次いでP型半導体層P2とN型半導体層N2に跨
って電極T1を,P型半導体層P1とN型半導体層N3
に跨って電極T2を,P型半導体層P2とN型半導体層
N4に跨ってゲート電極Gをそれぞれ形成されている。
なお,上記のように形成されたトライアックは分離拡散
用P型半導体層P3のA−A’,B−B’でダイシング
されて1チップのトライアックが形成される。
【0014】今,電極T1に対し電極T2が負電位にな
るように電圧を印加すると,N型半導体層N1とP型半
導体層P1との接合J2に空乏層が発生する。そして,
電極T1に対しゲート電極Gが負電位のゲートモード3
の場合,ゲート信号によってP型半導体層P2とN型半
導体層N4の接合J5が順バイアスされ,電子がN型半
導体層N4からP型半導体層P2に注入され,この電子
が接合J1に向かって拡散し,N型半導体層N1に入っ
て過剰キャリアとして蓄積される。このため,N型半導
体層N1の電位がP型半導体層P2より低下し,接合J
1の順バイアスが強まり,P型半導体層P2からN型半
導体層N1への正孔の注入が促進される。この正孔がN
型半導体層N1を拡散し,接合J2の空乏層に吸収さ
れ,P型半導体層P1の過剰キャリアとして蓄積され
る。そして,P型半導体層P1の電位が高まり,P型半
導体層P1とN型半導体層N3との接合J4の順バイア
スが強くなっていく。
【0015】この時,P型半導体層P1から直接電極T
2に流れ込んでいた正孔は,酸化膜13により一部が遮
断され,N型半導体層N3と酸化膜13の間の部分Wか
ら電極T2に流れ込むことになる。この結果,P型半導
体層P1からN型半導体層N3を通らず直接電極T2に
流れる無効電流は図5の実線イに示すように従来のもの
より(破線ロ)小さくなる。
【0016】また,接合J4の順バイアスが強くなる
と,N型半導体層N3から電子がP型半導体層P1に注
入され,P型半導体層P2,N型半導体層N1,P型半
導体層P1,N型半導体層N3で形成される領域2のサ
イリスタがターンオンする。
【0017】従って酸化膜13によりP型半導体層P1
から直接電極P2に流れる無効電流が減少し,この無効
電流の減少によってゲートモード3におけるトライアッ
クのターンオンに要するゲート電流を小さくすることが
できる。
【0018】次に本発明を,概略断面図を示す図2を用
いて説明する。図2において図1と異なる点は,酸化膜
13に代えてP型半導体層P1側の分離拡散用P型半導
体層P3の内部に選択的に拡散してN型半導体層N5を
形成したものである。この実施の形態のものは,ゲート
モード3の場合,P型半導体層P1からN型半導体層N
5へも正孔の注入が行われようとするが,横方向の広が
り抵抗によってN型半導体N5への流れ込む正孔は少な
く,P型半導体層P1とN型半導体層N5との接合J6
の空乏層は保たれ,N型半導体層N5を通じて流れ込む
無効電流はない。
【0019】従ってP型半導体層P1から直接電極P2
に流れる無効電流は抑制され,ゲートモード3における
トライアックのターンオンに要するゲート電流を小さく
することができる。
【0020】また,図3に示す概略断面図では,図1と
異なる点は,酸化膜に代えてP型半導体層P1側の分離
拡散用P型半導体層P3の内部に溝14を設け,さら
に,電極T2には溝14に入らないように形成したもの
である。なお,電極T2を形成する場合,溝14に酸化
膜を形成させて行うので,この溝の酸化膜を除かずにお
くのがよい。この実施の形態のものはゲートモード3の
場合,溝14に電極T2が形成されていないので溝14
を介して無効電流が流れることはない。
【0021】従って,P型半導体層P1から直接電極P
2に流れる電流は抑制され,ゲートモード3におけるト
ライアックのターンオンに要するゲート電流を小さくす
ることができる。
【0022】なお,上記実施の形態で酸化膜13とN型
半導体層N3との間W,N型半導体層N5とN型半導体
層N3との間W,溝14とN型半導体層N3との間Wの
距離を小さくすることが望ましく,光学的な精度により
20〜50μに選ばれる。
【0023】
【0024】
【発明の効果】この発明によれば,ゲートモード3場
合,N型半導体層N5とP型半導体層P1との接合J6
に発生する空乏層が保たれ,P型半導体層P1から電極
T2に流れ込む無効電流を従来のものより小さくでき,
トライアックのターンオンに要するゲート電流を小さく
することができる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念を示す概略断面図である。
【図2】本発明のトライアックの実施形態を示す概略断
面図である。
【図3】本発明の概念を示す概略断面図である
【図4】従来のトライアックの概略断面図である。
【図5】トライアックの電圧−電流特性図である。
【符号の説明】
N1 N型半導体層(第1の半導体層) N2 N型半導体層(第5の半導体層) N3 N型半導体層(第4の半導体層) N4 N型半導体層(第6の半導体層) N5 N型半導体層(第7の半導体層) P1 P型半導体層(第2の半導体層) P2 P型半導体層(第3の半導体層) P3 P型半導体層(分離拡散されたP型半導体層) T1,T2 電極 G ゲート電極 J1,J2,J3,J4,J5,J6 接合 11 (パシベーション用)溝 12 ガラス層 13 酸化膜 14 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−291306(JP,A) 特開 昭57−45278(JP,A) 特開 平2−298075(JP,A) 特開 平6−268209(JP,A) 実開 平4−40552(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/747

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型の第1の半導体層と,この
    第1の半導体層の両主表面からその内部に選択的に深く
    拡散して形成され分離拡散された半導体層と,上記分離
    拡散された第1の半導体層の両主表面上にそれぞれ形成
    された第2の導体型の第2及び第3の半導体層と,第2
    の半導体層の表面からその内部に選択的に形成された第
    1の導電型の第4の半導体層と,第4の半導体層の非形
    成位置に対応する第3の半導体層の位置の表面からその
    内部に形成された第1の導電型の第5の半導体層と,第
    4の半導体層の形成位置に対応する第3の半導体層の位
    置に形成された第1の導電型の第6の半導体層と,第6
    の半導体層の表面と,第3の半導体層の表面とを接続し
    ている金属層とを具備するトライアックにおいて,第4
    の半導体層側の分離拡散された半導体層の表面からその
    内部に形成された第1の導電型の第7の半導体層を備え
    たことを特徴とするトライアック。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010245377A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Sanken Electric Co Ltd サイリスタ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010245377A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Sanken Electric Co Ltd サイリスタ

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