JPH0136262B2 - - Google Patents
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- JPH0136262B2 JPH0136262B2 JP56101594A JP10159481A JPH0136262B2 JP H0136262 B2 JPH0136262 B2 JP H0136262B2 JP 56101594 A JP56101594 A JP 56101594A JP 10159481 A JP10159481 A JP 10159481A JP H0136262 B2 JPH0136262 B2 JP H0136262B2
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- Japan
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- thyristor
- pilot
- emitter
- layer
- electrode
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
- H10D18/221—Thyristors having amplifying gate structures, e.g. cascade configurations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
Landscapes
- Thyristors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はdi／dt耐量の増大と高感度化を図つた
サイリスタに関する。
サイリスタに関する。
サイリスタは導電型を交互に異ならせ、表裏の
半導体層表面にアノード電極とカソード電極とを
取付けた４つの半導体層により構成され、アノー
ド電極側より一般にＰエミツタ層、Ｎベース層、
Ｐベース層、Ｎエミツタ層とした構造を有してい
る。しかしてこのサイリスタでは、Ｐベース層に
設けられたゲート電極にトリガ信号を印加するこ
とによつて、先ずゲート近傍の小面積がターンオ
ンし、時間の経過に伴つてその接合全面積に亘つ
てターンオン領域が拡大して導通する。この為、
ターンオン時の突入電流上昇率di／dtが大きい
と、素子能力以上にゲート近傍の限られた導通部
分に電流が集中し、この結果、局所的な温度上昇
による熱破壊が生じることがある。
半導体層表面にアノード電極とカソード電極とを
取付けた４つの半導体層により構成され、アノー
ド電極側より一般にＰエミツタ層、Ｎベース層、
Ｐベース層、Ｎエミツタ層とした構造を有してい
る。しかしてこのサイリスタでは、Ｐベース層に
設けられたゲート電極にトリガ信号を印加するこ
とによつて、先ずゲート近傍の小面積がターンオ
ンし、時間の経過に伴つてその接合全面積に亘つ
てターンオン領域が拡大して導通する。この為、
ターンオン時の突入電流上昇率di／dtが大きい
と、素子能力以上にゲート近傍の限られた導通部
分に電流が集中し、この結果、局所的な温度上昇
による熱破壊が生じることがある。
そこで近年ではサイリスタの高耐圧化、大容量
化に伴い、スイツチング時のdi／dt耐量が大き
く、しかもゲート制御電流のできるだけ小さいサ
イリスタの出現が望まれている。然し乍ら一般的
にはdi／dt耐量を大きくするとゲート制御電流が
増大すると云う相反する問題があつた。また近
時、ゲート電流に代えて光信号によりスイツチン
グ動作を制御する光サイリスタが開発されている
が、利用可能な光エネルギーに限度がある上、ハ
イ・ゲート・ドライブが困難な為、di／dt耐量を
大きくできなかつた。これ故、di／dt耐量を損う
ことなしにゲート感度の向上を図つた高耐圧・大
容量のサイリスタの開発が強く望まれていた。
化に伴い、スイツチング時のdi／dt耐量が大き
く、しかもゲート制御電流のできるだけ小さいサ
イリスタの出現が望まれている。然し乍ら一般的
にはdi／dt耐量を大きくするとゲート制御電流が
増大すると云う相反する問題があつた。また近
時、ゲート電流に代えて光信号によりスイツチン
グ動作を制御する光サイリスタが開発されている
が、利用可能な光エネルギーに限度がある上、ハ
イ・ゲート・ドライブが困難な為、di／dt耐量を
大きくできなかつた。これ故、di／dt耐量を損う
ことなしにゲート感度の向上を図つた高耐圧・大
容量のサイリスタの開発が強く望まれていた。
第１図はこのような問題を解決すべく構成され
た光サイリスタの断面構造を模式的に示したもの
である。図において、Ｐエミツタ層１、Ｎベース
層２、Ｐベース層３、Ｎエミツタ層４からなる４
つの半導体層からなるサイリスタの上記Ｐエミツ
タ層１表面にはアノード電極５が、またＮエミツ
タ層４の表面にはカソード電極６が配設されてお
り、メインサイリスタが形成されている。上記Ｎ
エミツタ層４は、Ｐベース層３の外周側に円環状
に形成されたものである。またこのメインサイリ
スタのＰベース層３には、複数のパイロツトサイ
リスタを形成するエミツタ層７ａ，７ｂ，７ｃが
相互に離間して同心円状に形成されており、その
中央部には受光部８が形成されている。
た光サイリスタの断面構造を模式的に示したもの
である。図において、Ｐエミツタ層１、Ｎベース
層２、Ｐベース層３、Ｎエミツタ層４からなる４
つの半導体層からなるサイリスタの上記Ｐエミツ
タ層１表面にはアノード電極５が、またＮエミツ
タ層４の表面にはカソード電極６が配設されてお
り、メインサイリスタが形成されている。上記Ｎ
エミツタ層４は、Ｐベース層３の外周側に円環状
に形成されたものである。またこのメインサイリ
スタのＰベース層３には、複数のパイロツトサイ
リスタを形成するエミツタ層７ａ，７ｂ，７ｃが
相互に離間して同心円状に形成されており、その
中央部には受光部８が形成されている。
しかして今、このサイリスタの受光部８に光ト
リガ信号h〓を照射すると、これによつて発生する
光電流IphはＰベース層３を横方向に流れ、メイ
ンサイリスタのＮエミツタ層４に設けられた短絡
部９を経由してカソード電極６に流れる。このと
き、上記光電流IphによつてＰベース層３に発生
する横方向電位差は、パイロツトサイリスタのＮ
エミツタ層７ａ，７ｂ，７ｃを順方向にバイアス
する。この順方向バイアスの一番深い部分、つま
り受光部８の電圧がＰベース層３とＮエミツタ層
７ａ，７ｂ，７ｃとの間に形成される接合部のビ
ルトインポテンシヤルの値に近付くと、Ｎエミツ
タ層７ａ，７ｂ，７ｃからＰベース層３への電子
の注入が急増し、この結果パイロツトサイリスタ
は受光部８の領域からターンオンする。このター
ンオン電流は電極１０ａを経由して次段のパイロ
ツトサイリスタに流れ、ハイゲートドライブ電流
として同パイロツトサイリスタを最適な条件でタ
ーンオンさせる。そして同様にしてこのパイロツ
トサイリスタのサイリスタのターンオンにより、
第３段目のパイロツトサイリスタが駆動され、更
にこれによつてメインサイリスタがターンオン駆
動されることになる。
リガ信号h〓を照射すると、これによつて発生する
光電流IphはＰベース層３を横方向に流れ、メイ
ンサイリスタのＮエミツタ層４に設けられた短絡
部９を経由してカソード電極６に流れる。このと
き、上記光電流IphによつてＰベース層３に発生
する横方向電位差は、パイロツトサイリスタのＮ
エミツタ層７ａ，７ｂ，７ｃを順方向にバイアス
する。この順方向バイアスの一番深い部分、つま
り受光部８の電圧がＰベース層３とＮエミツタ層
７ａ，７ｂ，７ｃとの間に形成される接合部のビ
ルトインポテンシヤルの値に近付くと、Ｎエミツ
タ層７ａ，７ｂ，７ｃからＰベース層３への電子
の注入が急増し、この結果パイロツトサイリスタ
は受光部８の領域からターンオンする。このター
ンオン電流は電極１０ａを経由して次段のパイロ
ツトサイリスタに流れ、ハイゲートドライブ電流
として同パイロツトサイリスタを最適な条件でタ
ーンオンさせる。そして同様にしてこのパイロツ
トサイリスタのサイリスタのターンオンにより、
第３段目のパイロツトサイリスタが駆動され、更
にこれによつてメインサイリスタがターンオン駆
動されることになる。
このようにして多数構成されたパイロツトサイ
リスタによつて、ターンオン初期時に発生する過
大な電力損失を各パイロツトサイリスタに分散さ
せることにより、ホツトスポツトの発生を防止
し、di／dt耐量の改善を図ることが行われてい
る。
リスタによつて、ターンオン初期時に発生する過
大な電力損失を各パイロツトサイリスタに分散さ
せることにより、ホツトスポツトの発生を防止
し、di／dt耐量の改善を図ることが行われてい
る。
ところが、このような従来の多段増幅ゲート構
造のサイリスタにあつては、次のような欠点があ
つた。
造のサイリスタにあつては、次のような欠点があ
つた。
即ち、初段のパイロツトサイリスタのＰベース
層３の抵抗値を大きくし、光電流Iphによつて発
生するＰベース層３の横方向電位差を大きくする
と、これにより光感度（ゲート感度）の向上を図
り得るが、その反面、サイリスタ主回路から混入
する電圧ノイズに対して誤点弧しやすくなる。つ
まり、急峻な電圧上昇率を持つ電圧ノイズがアノ
ード電極５とカソード電極６間に加わると、これ
によつて発生する変位電流が上記光電流Iphと同
じ経路を通る為、この結果光感度を高くすると電
圧ノイズによつて誤点弧し易くなる。この電圧ノ
イズに対して誤点弧しないための許容最大dv／
dt値がdv／dt耐量と称されるものである。
層３の抵抗値を大きくし、光電流Iphによつて発
生するＰベース層３の横方向電位差を大きくする
と、これにより光感度（ゲート感度）の向上を図
り得るが、その反面、サイリスタ主回路から混入
する電圧ノイズに対して誤点弧しやすくなる。つ
まり、急峻な電圧上昇率を持つ電圧ノイズがアノ
ード電極５とカソード電極６間に加わると、これ
によつて発生する変位電流が上記光電流Iphと同
じ経路を通る為、この結果光感度を高くすると電
圧ノイズによつて誤点弧し易くなる。この電圧ノ
イズに対して誤点弧しないための許容最大dv／
dt値がdv／dt耐量と称されるものである。
一方、初段のパイロツトサイリスタのＮエミツ
タ層７ａの半径Ｒを小さくし、この領域で発生す
る変位電流の量を抑制し、且つＮエミツタ層７ａ
直下のＰベース層３の抵抗値を大きくすること
で、上記dv／dt耐量を損うことなしに光感度の
向上を図ることができる。然し乍らこのときdi／
dt耐量の低下を防止する為に、初段のパイロツト
サイリスタで発生するスイツチング損失を軽減す
ることが必要となる。この点、前述したようにパ
イロツトサイリスタの初段を増やすことによつ
て、各段におけるスイツチング損失を少なくする
ことができるが、前記変位電流は光電流Iphと違
つて接合領域の全面積に亘つて流れるから、メイ
ンサイリスタのＮエミツタ層４の前記短絡部９に
近付くに従つてその値が大きくなる。この為、パ
イロツトサイリスタの段数を増した場合、逆に後
段のパイロツトサイリスタやメインサイリスタに
おいて、電圧ノイズによる誤点弧が生じ易くなる
と云う新たな問題が生じた。
タ層７ａの半径Ｒを小さくし、この領域で発生す
る変位電流の量を抑制し、且つＮエミツタ層７ａ
直下のＰベース層３の抵抗値を大きくすること
で、上記dv／dt耐量を損うことなしに光感度の
向上を図ることができる。然し乍らこのときdi／
dt耐量の低下を防止する為に、初段のパイロツト
サイリスタで発生するスイツチング損失を軽減す
ることが必要となる。この点、前述したようにパ
イロツトサイリスタの初段を増やすことによつ
て、各段におけるスイツチング損失を少なくする
ことができるが、前記変位電流は光電流Iphと違
つて接合領域の全面積に亘つて流れるから、メイ
ンサイリスタのＮエミツタ層４の前記短絡部９に
近付くに従つてその値が大きくなる。この為、パ
イロツトサイリスタの段数を増した場合、逆に後
段のパイロツトサイリスタやメインサイリスタに
おいて、電圧ノイズによる誤点弧が生じ易くなる
と云う新たな問題が生じた。
更にパイロツトサイリスタの段数が増加する
と、ターンオンに必要な最小アノード電圧、つま
りフインガ電圧が増加する傾向がある。このフイ
ンガ電圧の大きなサイリスタを例えば並列運転す
ると、並列運転される各サイリスタの両端に印加
されるアノード電圧が最初にターンオンしたサイ
リスタのオン電圧によつて決定されてしまう為、
フインガ電圧の更に大きい他のサイリスタがター
ンオンしなくなると云う不具合が生じる。このよ
うな各種の問題は、上述した光サイリスタに限ら
ず、通常の電気トリガ式のサイリスタにも同様に
存在する。
と、ターンオンに必要な最小アノード電圧、つま
りフインガ電圧が増加する傾向がある。このフイ
ンガ電圧の大きなサイリスタを例えば並列運転す
ると、並列運転される各サイリスタの両端に印加
されるアノード電圧が最初にターンオンしたサイ
リスタのオン電圧によつて決定されてしまう為、
フインガ電圧の更に大きい他のサイリスタがター
ンオンしなくなると云う不具合が生じる。このよ
うな各種の問題は、上述した光サイリスタに限ら
ず、通常の電気トリガ式のサイリスタにも同様に
存在する。
本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、dv／dt耐量や
フインガ電圧等の特性を損うことなしに光感度
（ゲート感度）の向上とdi／dt耐量の大幅な改善
を図つた実用性の高いサイリスタを提供すること
にある。
ので、その目的とするところは、dv／dt耐量や
フインガ電圧等の特性を損うことなしに光感度
（ゲート感度）の向上とdi／dt耐量の大幅な改善
を図つた実用性の高いサイリスタを提供すること
にある。
即ち本発明の概要は、複数のパイロツトサイリ
スタの各段のエミツタ電極を次段のゲート電極に
電気的に結合し、最終段のパイロツトサイリスタ
のエミツタ電極をベース層に設けた集電電極と共
通化すると共に初段のパイロツトサイリスタを除
く少なくとも１つのパイロツトサイリスタのベー
ス層の幅を上記初段パイロツトサイリスタのベー
ス層の幅より小さくすることによつて、上述した
目的を効果的に達成したものである。
スタの各段のエミツタ電極を次段のゲート電極に
電気的に結合し、最終段のパイロツトサイリスタ
のエミツタ電極をベース層に設けた集電電極と共
通化すると共に初段のパイロツトサイリスタを除
く少なくとも１つのパイロツトサイリスタのベー
ス層の幅を上記初段パイロツトサイリスタのベー
ス層の幅より小さくすることによつて、上述した
目的を効果的に達成したものである。
以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。
明する。
第２図は実施例に係るサイリスタの電極構造を
示す平面図で、第３図はその断面構成を模式的に
示すものである。サイリスタを構成する４つの半
導体層のうち、Ｐベース層３には集電電極１１が
設けられており、この集電電極１１に囲まれて第
１および第２のパイロツトサイリスタ１２，１３
が設けられている。第１のパイロツトサイリスタ
１２は、受光部８の周囲に同心円状にＮエミツタ
層１２ａを設け、このＮエミツタ層１２ａ上にカ
ソード電極１２ｂを設けて構成される。また第２
のパイロツトサイリスタ１３は、上記第１のパイ
ロツトサイリスタ１２を馬蹄形に囲み、且つ前記
集電電極１１に囲まれてＮエミツタ層１３ａを２
条に形成し、このＮエミツタ層１３ａ上に形成さ
れるエミツタ電極１３ｂを集電電極１１と共通化
すると共に、Ｐベース層３上にゲート電極１３ｃ
を配設して形成される。しかして、この第２のパ
イロツトサイリスタ１３のゲート電極１３ｃは、
前記第１のパイロツトサイリスタ１２のカソード
電極１２ｂに、Al線等の導体１４によつて電気
的に接続され、第１のパイロツトサイリスタ１２
のターンオン電流が第２のパイロツトサイリスタ
１３のゲート電流として供給されるようになつて
いる。またこの第２のパイロツトサイリスタ１３
のＮエミツタ層１３ａの深さは第１のパイロツト
サイリスタ１２のＮエミツタ層１２ａより深く設
定されている。これらのＮエミツタ層１２ａ，１
３ａ下のＰベース層３の領域が上記第１のパイロ
ツトサイリスタ１２および第２のパイロツトサイ
リスタ１３の各々ベース層として機能する。そし
て、上記Ｎエミツタ層１２ａ，１３ａ下における
Ｐベース層３の領域の、Ｎエミツタ層１２ａ，１
３ａおよびＮベース層２によつて挟まれる幅bW1，
bW2が後述するように上記各パイロツトサイリス
タ１２，１３の特性を決定する要因の１つとなる
Ｐベース幅となる。しかしてここでは、前述した
ようにＰベース層３に埋め込み形成されるＮエミ
ツタ層１３ａの深さが、Ｎエミツタ層１２ａより
も深く設定されていることから、第２のパイロツ
トサイリスタ１３のＰベース幅bW2が初段のそれ
より小さくなるように定められている。
示す平面図で、第３図はその断面構成を模式的に
示すものである。サイリスタを構成する４つの半
導体層のうち、Ｐベース層３には集電電極１１が
設けられており、この集電電極１１に囲まれて第
１および第２のパイロツトサイリスタ１２，１３
が設けられている。第１のパイロツトサイリスタ
１２は、受光部８の周囲に同心円状にＮエミツタ
層１２ａを設け、このＮエミツタ層１２ａ上にカ
ソード電極１２ｂを設けて構成される。また第２
のパイロツトサイリスタ１３は、上記第１のパイ
ロツトサイリスタ１２を馬蹄形に囲み、且つ前記
集電電極１１に囲まれてＮエミツタ層１３ａを２
条に形成し、このＮエミツタ層１３ａ上に形成さ
れるエミツタ電極１３ｂを集電電極１１と共通化
すると共に、Ｐベース層３上にゲート電極１３ｃ
を配設して形成される。しかして、この第２のパ
イロツトサイリスタ１３のゲート電極１３ｃは、
前記第１のパイロツトサイリスタ１２のカソード
電極１２ｂに、Al線等の導体１４によつて電気
的に接続され、第１のパイロツトサイリスタ１２
のターンオン電流が第２のパイロツトサイリスタ
１３のゲート電流として供給されるようになつて
いる。またこの第２のパイロツトサイリスタ１３
のＮエミツタ層１３ａの深さは第１のパイロツト
サイリスタ１２のＮエミツタ層１２ａより深く設
定されている。これらのＮエミツタ層１２ａ，１
３ａ下のＰベース層３の領域が上記第１のパイロ
ツトサイリスタ１２および第２のパイロツトサイ
リスタ１３の各々ベース層として機能する。そし
て、上記Ｎエミツタ層１２ａ，１３ａ下における
Ｐベース層３の領域の、Ｎエミツタ層１２ａ，１
３ａおよびＮベース層２によつて挟まれる幅bW1，
bW2が後述するように上記各パイロツトサイリス
タ１２，１３の特性を決定する要因の１つとなる
Ｐベース幅となる。しかしてここでは、前述した
ようにＰベース層３に埋め込み形成されるＮエミ
ツタ層１３ａの深さが、Ｎエミツタ層１２ａより
も深く設定されていることから、第２のパイロツ
トサイリスタ１３のＰベース幅bW2が初段のそれ
より小さくなるように定められている。
かくしてこのような構造を有するサイリスタの
受光部８に、今光トリガ信号h〓を照射すると、そ
の中央部空乏層領域で発生する光電流IphはＰベ
ース層３に流入する。そしてこのＰベース層３で
は、光電流IphはＰベース層３に設けた集電電極
１１を経由し、Ｐベース層３とメインサイリスタ
のカソード電極６との短絡部９を通つて上記カソ
ード電極６に流れることになる。このとき、光電
流Iphは第１のパイロツトサイリスタ１２直下の
Ｐベース層３では、その横方向に流れることにな
り、この光電流Iphによつて発生するＰベース横
方向電位差によつて、第１のパイロツトサイリス
タ１２のＮエミツタ層１２ａが順方向にバイアス
されることになる。しかしてこの順方向バイアス
の一番深い電位が、上記Ｎエミツタ層１２ａとＰ
ベース層３との間の接合部のビルトインポテンシ
ヤルの値に近付くと、Ｎエミツタ層１２ａからＰ
ベース層３への電子の注入が急増し、これによつ
て第１のパイロツトサイリスタ１２がターンオン
することになる。
受光部８に、今光トリガ信号h〓を照射すると、そ
の中央部空乏層領域で発生する光電流IphはＰベ
ース層３に流入する。そしてこのＰベース層３で
は、光電流IphはＰベース層３に設けた集電電極
１１を経由し、Ｐベース層３とメインサイリスタ
のカソード電極６との短絡部９を通つて上記カソ
ード電極６に流れることになる。このとき、光電
流Iphは第１のパイロツトサイリスタ１２直下の
Ｐベース層３では、その横方向に流れることにな
り、この光電流Iphによつて発生するＰベース横
方向電位差によつて、第１のパイロツトサイリス
タ１２のＮエミツタ層１２ａが順方向にバイアス
されることになる。しかしてこの順方向バイアス
の一番深い電位が、上記Ｎエミツタ層１２ａとＰ
ベース層３との間の接合部のビルトインポテンシ
ヤルの値に近付くと、Ｎエミツタ層１２ａからＰ
ベース層３への電子の注入が急増し、これによつ
て第１のパイロツトサイリスタ１２がターンオン
することになる。
この第１のパイロツトサイリスタ１２のターン
オンによつて、そのターンオン電流ip1は前記導
体１４を介してハイゲートドライブ電流として第
２のパイロツトサイリスタ１３のゲート電極１３
ｃに印加され、これによつて第２のパイロツトサ
イリスタ１３がターンオンすることになる。その
後、この第２のパイロツトサイリスタ１３のター
ンオン電流ip2は、集電電極１１を介し、メイン
サイリスタの短絡部９からそのカソード電極６に
流れることになる。このターンオン電流ip2は、
メインサイリスタのゲート電流として機能するも
のであり、この結果メインサイリスタがターンオ
ンすることになる。
オンによつて、そのターンオン電流ip1は前記導
体１４を介してハイゲートドライブ電流として第
２のパイロツトサイリスタ１３のゲート電極１３
ｃに印加され、これによつて第２のパイロツトサ
イリスタ１３がターンオンすることになる。その
後、この第２のパイロツトサイリスタ１３のター
ンオン電流ip2は、集電電極１１を介し、メイン
サイリスタの短絡部９からそのカソード電極６に
流れることになる。このターンオン電流ip2は、
メインサイリスタのゲート電流として機能するも
のであり、この結果メインサイリスタがターンオ
ンすることになる。
ところで、本構造では、第２のパイロツトサイ
リスタ１３のＰベース幅bw2が、前述したように
初段のパイロツトサイリスタ１２のＰベース幅
bw1に比して狭く定められている。このＰベース
幅は、サイリスタのターンオン時間に強い影響を
与えるもので、一般にＰベース層の幅が狭い程、
そのターンオン時間が短かい。従つて本サイリス
タ構造によれば、第１のパイロツトサイリスタ１
２のターンオン電流ip1によつて、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３がターンオンすると、この第
２のパイロツトサイリスタ１３のターンオン電流
ip2が急激に増加する。この結果、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３のターンオンに伴い、第１の
パイロツトサイリスタ１２の電流分担が急激に軽
減されることになる。つまり、第２のパイロツト
サイリスタ１３のＰベース幅bw2が狭い為にその
ターンオンがシヤープであり、従つてベース層の
幅が等しい従来構造のものに比して、パイロツト
サイリスタ群のターンオン特性が著しく改善され
る。
リスタ１３のＰベース幅bw2が、前述したように
初段のパイロツトサイリスタ１２のＰベース幅
bw1に比して狭く定められている。このＰベース
幅は、サイリスタのターンオン時間に強い影響を
与えるもので、一般にＰベース層の幅が狭い程、
そのターンオン時間が短かい。従つて本サイリス
タ構造によれば、第１のパイロツトサイリスタ１
２のターンオン電流ip1によつて、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３がターンオンすると、この第
２のパイロツトサイリスタ１３のターンオン電流
ip2が急激に増加する。この結果、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３のターンオンに伴い、第１の
パイロツトサイリスタ１２の電流分担が急激に軽
減されることになる。つまり、第２のパイロツト
サイリスタ１３のＰベース幅bw2が狭い為にその
ターンオンがシヤープであり、従つてベース層の
幅が等しい従来構造のものに比して、パイロツト
サイリスタ群のターンオン特性が著しく改善され
る。
第４図はパイロツトサイリスタの段数Ｎと、こ
の段数の増加に伴う初段のパイロツトサイリスタ
のターンオン電流最大値Ip1nの関係を示してい
る。但し、Ｎ＝０はパイロツトサイリスタを備え
ない通常構造のサイリスタを示しており、特性ａ
は第１図に示す従来構造のもの、また特性ｂは本
構造のものについてそれぞれ示している。
の段数の増加に伴う初段のパイロツトサイリスタ
のターンオン電流最大値Ip1nの関係を示してい
る。但し、Ｎ＝０はパイロツトサイリスタを備え
ない通常構造のサイリスタを示しており、特性ａ
は第１図に示す従来構造のもの、また特性ｂは本
構造のものについてそれぞれ示している。
この特性図から明らかなように、各パイロツト
サイリスタのＰベース幅が等しい従来構造のもの
では、その構成段数Ｎの増加に伴い、初段のター
ンオン電流最大値Ip1nは直線的に減少するが、本
発明構造の場合、２段構造でIp1nを従来構造の半
分以下にすることができる。ちなみにIp1nを80(A)
とするには、従来構造の場合、パイロツトサイリ
スタの構成を４段にしなければならない。
サイリスタのＰベース幅が等しい従来構造のもの
では、その構成段数Ｎの増加に伴い、初段のター
ンオン電流最大値Ip1nは直線的に減少するが、本
発明構造の場合、２段構造でIp1nを従来構造の半
分以下にすることができる。ちなみにIp1nを80(A)
とするには、従来構造の場合、パイロツトサイリ
スタの構成を４段にしなければならない。
このことから示されるように、本構造によれ
ば、パイロツトサイリスタの構成段数を増すこと
なしに、第１のパイロツトサイリスタ１２の電流
分担を大幅に軽減することができる。従つて、第
１のパイロツトサイリスタ１２の半径Ｒを小さく
して、ここで発生する変位電流を効果的に抑制す
ることができ、またdv／dt耐量を損うことなし
にゲート感度（光感度）を向上させることが可能
となる。しかも、パイロツトサイリスタの構成段
数Ｎの増加に伴うフインガ電圧の増加も未然に防
ぐことができる。
ば、パイロツトサイリスタの構成段数を増すこと
なしに、第１のパイロツトサイリスタ１２の電流
分担を大幅に軽減することができる。従つて、第
１のパイロツトサイリスタ１２の半径Ｒを小さく
して、ここで発生する変位電流を効果的に抑制す
ることができ、またdv／dt耐量を損うことなし
にゲート感度（光感度）を向上させることが可能
となる。しかも、パイロツトサイリスタの構成段
数Ｎの増加に伴うフインガ電圧の増加も未然に防
ぐことができる。
更に本発明では、第２のパイロツトサイリスタ
１３のエミツタ電極１３ｂを集電電極１１と共通
化しているから、第２のパイロツトサイリスタ１
３の内部で発生する変位電流を全て集電電極１１
に集めることができる。従つて、第２のパイロツ
トサイリスタ１３を設計するに際して、その内部
で発生する変位電流によるdv／dt耐量の低下を
全く考慮する必要がない。この為、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３のＮエミツタ層１３ａの幅お
よび長さを十分大きく設定することができるか
ら、その初期ターンオン領域を十分に大きくする
ことができる。これにより、第２のパイロツトサ
イリスタ１３の電流分担が増加することになる
が、これによつてdi／dt耐量が低下することはな
い。
１３のエミツタ電極１３ｂを集電電極１１と共通
化しているから、第２のパイロツトサイリスタ１
３の内部で発生する変位電流を全て集電電極１１
に集めることができる。従つて、第２のパイロツ
トサイリスタ１３を設計するに際して、その内部
で発生する変位電流によるdv／dt耐量の低下を
全く考慮する必要がない。この為、第２のパイロ
ツトサイリスタ１３のＮエミツタ層１３ａの幅お
よび長さを十分大きく設定することができるか
ら、その初期ターンオン領域を十分に大きくする
ことができる。これにより、第２のパイロツトサ
イリスタ１３の電流分担が増加することになる
が、これによつてdi／dt耐量が低下することはな
い。
かくしてここに、サイリスタに要求される
dv／dt耐量やフインガ電圧等の主要な特性を損
うことなしに、そのdi／dt耐量やゲート感度（光
感度）の向上を図ることが可能となる。しかも、
本構造は簡易に実現でき、その実用的利点も多大
であり、従来構造には期待することのできない絶
大なる効果を奏する。
dv／dt耐量やフインガ電圧等の主要な特性を損
うことなしに、そのdi／dt耐量やゲート感度（光
感度）の向上を図ることが可能となる。しかも、
本構造は簡易に実現でき、その実用的利点も多大
であり、従来構造には期待することのできない絶
大なる効果を奏する。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。実施例では光トリガ式の光サイリスタにつ
き例示したが、実施例における受光部８のベース
層３上にゲート電極を設けた構造の電気トリガ式
のものにも同様に適用できることは云うまでもな
い。また実施例では２段構成されたパイロツトサ
イリスタを備えたものにつき説明したが、その構
成段数やパイロツトサイリスタ形状等は仕様に応
じて定めればよいものである。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
ない。実施例では光トリガ式の光サイリスタにつ
き例示したが、実施例における受光部８のベース
層３上にゲート電極を設けた構造の電気トリガ式
のものにも同様に適用できることは云うまでもな
い。また実施例では２段構成されたパイロツトサ
イリスタを備えたものにつき説明したが、その構
成段数やパイロツトサイリスタ形状等は仕様に応
じて定めればよいものである。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
第１図は従来のサイリスタの一例を示す構成
図、第２図は本発明の一実施例を示すサイリスタ
の電極構造平面構成図、第３図は同実施例の断面
構成図、第４図はパイロツトサイリスタの構成段
数とターンオン電流最大値との関係を示す特性図
である。 ３…Ｐベース層、４…Ｎエミツタ層、５…アノ
ード電極、６…カソード電極、８…受光部、９…
短絡部、１１…集電電極、１２…第１のパイロツ
トサイリスタ、１３…第２のパイロツトサイリス
タ、１４…導体、１２ａ，１３ａ…Ｎエミツタ
層、１３ｃ…ゲート電極。
図、第２図は本発明の一実施例を示すサイリスタ
の電極構造平面構成図、第３図は同実施例の断面
構成図、第４図はパイロツトサイリスタの構成段
数とターンオン電流最大値との関係を示す特性図
である。 ３…Ｐベース層、４…Ｎエミツタ層、５…アノ
ード電極、６…カソード電極、８…受光部、９…
短絡部、１１…集電電極、１２…第１のパイロツ
トサイリスタ、１３…第２のパイロツトサイリス
タ、１４…導体、１２ａ，１３ａ…Ｎエミツタ
層、１３ｃ…ゲート電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電型を交互に異ならせて積層された４つの
半導体層からなるメインサイリスタのベース層中
に、上記メインサイリスタのエミツタ層を除く他
の３つの半導体層を共有する複数のパイロツトサ
イリスタのエミツタ層を、上記メインサイリスタ
のエミツタ層から分離し、且つこのメインサイリ
スタのエミツタ層と同導電型にそれぞれ形成して
なるサイリスタにおいて、 上記各パイロツトサイリスタをメインサイリス
タのエミツタ層に隣接するベース層上に設けた集
電電極の内側に配置し、且つ各パイロツトサイリ
スタのエミツタ層によつて挟まれるベース層上に
それぞれゲート電極を形成し、 これらのパイロツトサイリスタの各ゲート電極
を前段のパイロツトサイリスタのエミツタ層上に
設けられたエミツタ電極に順次電気的に接続する
と共に、最終段のパイロツトサイリスタのエミツ
タ電極を前記集電電極と共通化し、 更に初段のパイロツトサイリスタのエミツタ層
下に形成されるベース層の幅に比較して、他の少
なくとも１つのパイロツトサイリスタのエミツタ
層下に形成されるベース層の幅を狭くしたことを
特徴とするサイリスタ。 ２ 初段のパイロツトサイリスタは、光トリガ信
号を受けて点弧動作するものである特許請求の範
囲第１項記載のサイリスタ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101594A JPS583283A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | サイリスタ |
| DE8282105664T DE3268107D1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-25 | Thyristor |
| EP82105664A EP0069308B1 (en) | 1981-06-30 | 1982-06-25 | Thyristor |
| CA000406096A CA1175952A (en) | 1981-06-30 | 1982-06-28 | Thyristor |
| US06/744,655 US4649410A (en) | 1981-06-30 | 1985-06-14 | Radiation controllable thyristor with multiple non-concentric amplified stages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56101594A JPS583283A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | サイリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS583283A JPS583283A (ja) | 1983-01-10 |
| JPH0136262B2 true JPH0136262B2 (ja) | 1989-07-31 |
Family
ID=14304702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56101594A Granted JPS583283A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | サイリスタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4649410A (ja) |
| JP (1) | JPS583283A (ja) |
| CA (1) | CA1175952A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60106170A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-11 | Toshiba Corp | 過電圧保護機能付サイリスタ |
| US7020773B1 (en) | 2000-07-17 | 2006-03-28 | Citrix Systems, Inc. | Strong mutual authentication of devices |
| US6986040B1 (en) | 2000-11-03 | 2006-01-10 | Citrix Systems, Inc. | System and method of exploiting the security of a secure communication channel to secure a non-secure communication channel |
| US8536617B2 (en) * | 2011-12-16 | 2013-09-17 | General Electric Company | Optically triggered semiconductor device and method for making the same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3622845A (en) * | 1969-05-01 | 1971-11-23 | Gen Electric | Scr with amplified emitter gate |
| DE2211116A1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-09-13 | Semikron Gleichrichterbau | Steuerbares halbleiterbauelement mit vier schichten abwechselnd entgegengesetzten leitfaehigkeitstyps |
| DE2356906A1 (de) * | 1973-11-14 | 1975-05-22 | Siemens Ag | Thyristor |
| SU793421A3 (ru) * | 1976-06-02 | 1980-12-30 | Ббц Аг Браун | Фототиристор |
| IT1087185B (it) * | 1976-10-18 | 1985-05-31 | Gen Electric | Raddrizzatore controllato avente alta sensibilita' di elettrodo di comando e alta capacita' di dv/dt |
| CS208929B1 (en) * | 1977-08-23 | 1981-10-30 | Jaroslav Homola | Multilayer semiconductor device |
| DE2739187C2 (de) * | 1977-08-31 | 1981-10-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Steuerbarer Halbleitergleichrichter mit einer Mehrzahl von Schichten unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps |
| DE2843960A1 (de) * | 1978-10-09 | 1980-04-10 | Licentia Gmbh | Stoerotentialkompensierter thyristor mit mindestens vier zonen unterschiedlichen leitfaehigkeittyps |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP56101594A patent/JPS583283A/ja active Granted
-
1982
- 1982-06-28 CA CA000406096A patent/CA1175952A/en not_active Expired
-
1985
- 1985-06-14 US US06/744,655 patent/US4649410A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4649410A (en) | 1987-03-10 |
| JPS583283A (ja) | 1983-01-10 |
| CA1175952A (en) | 1984-10-09 |
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