JPH0237780A - ダイオード - Google Patents
ダイオードInfo
- Publication number
- JPH0237780A JPH0237780A JP1154384A JP15438489A JPH0237780A JP H0237780 A JPH0237780 A JP H0237780A JP 1154384 A JP1154384 A JP 1154384A JP 15438489 A JP15438489 A JP 15438489A JP H0237780 A JPH0237780 A JP H0237780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base layer
- layer
- conductivity type
- region
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/80—PNPN diodes, e.g. Shockley diodes or break-over diodes
Landscapes
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Thyristors (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ド領域と、アノード側電極が接合されたp導電形アノー
ド側電極と、両領域よりも弱くドーピングされアノード
領域からはpn接合によって分離されているn導電形中
央領域とを有する半導体基体を備えたダイオードに関す
る。
ばポルスト(A、 Porst )の著書「バルブライ
ター()Ialbletter ) 」(シーメンス
社の出版部発行、1973年、第121頁〜第124頁
)によって公知である。
ッチングオフの際、即ちダイオードを所定の負荷電流の
流れる導通状態から遮断状態へ移行させる際、ダイオー
ドに非常に高い逆方向電圧が発生することがあり、これ
が場合によってはダイオードを破壊するという欠点があ
る。
路から供給される逆方向電流は、カソード電極とアノー
ド側電極との間にカソード−アノード方向へ逆方向電圧
を印加すると、中央領域にまだ空乏化すべき電荷キャリ
アが存在する間は、ダイオードを通って流れる。かかる
逆方向電流はアノード領域とカソード領域との間のpn
接合に形成される空間電荷層の外部に空乏化すべき電荷
キャリアがもはや存在しなくなる瞬間に全く突然に途切
れることがある。それによって、ダイオードの逆方向電
氏が非常にセ激に増大し、ダイオードが破壊されること
がある。
態から遮断状態へ切り換わる、つまり転流することので
きる冒頭で述べた種類のダイオードを提供することを課
題とする。
から距離をおいて位置する中央領域の層は中央領域より
も強くドーピングされたn導電形ストップ層として形成
され、そのストップ層にはpiXit形ベース層が嵌入
され、そのベース層は横方向の全面がストップ層によっ
て包囲され、カソード領域はベース層に嵌入されて、横
方向の全面がベース層によって取り囲まれることを特徴
とする 請求項2記載のダイオードは本発明の特に優れた実施態
様を示している。
ッチングオフの際、ダイオードに逆方向電圧が完全に形
成されるまで転流に必要な逆方向電流を保持するのに十
分な1i荷キヤリアが得られることである。
。
ら成りドーピングされた円板状半導体基体によって構成
され、この半導体基体は外側に位置するp導電形アノー
ド側電極と外側に位置するn導電形カソード電極2とを
有している。カソード領域2には第1主面3において端
子にの設けられているカソード側tJi4が接合されて
いる。アノード領域1には第2主面5において端子Aを
有するアノード側電極6が接合されている。7はn導電
形中央領域を示し、この中央領域7はpn接合8によっ
てアノード領域lから分離されている。
領域7の部分は、中央領域7の残りの部分よりも強くド
ーピングされたn導電形ストップ層IOとして形成され
ている。横断面9はストップFJIOと中央領域7の残
りの部分との境界面としても理解することができ、pn
接合8に対してほぼ平行に延在している。ストップ層1
0内にはp導電形ベース層11が嵌入されている。そし
てこのベース層11は第1主面3にまで達し、しかも横
方向の全面がストップ層10によって包囲されている。
してこのカソード領域2は第1主面3にまで達し、しか
も横方向の全面がベース層11によって包囲されている
。
ィルを示すダイヤグラムである。横軸は主面5に対して
垂直に向けられた直線上に位置する全ての点のその主面
5からの距#dを表す。
縁側p拡散によって製作されたアノード領域1の部分プ
ロフィルを示し、そのドーピング濃度は主面5の近くに
おいては約10”ell−’の大きさである。半導体基
体の基底ドーピングは中央領域7に相当して約10’3
〜10”C11−’の大きさであり、直線13によって
示されている。一方、ストップ11110は境界面3の
近くにおいては約10S〜10”C11−”の大きさの
ドーピング濃度を存し、部分プロフィル14によって示
されている。p導電形ベース層11は部分プロフィル1
5によって、カソード領域2は部分プロフィル16によ
って示されている。カソード領域2のドーピング濃度は
主面3の近くにおいては約10”C11−”の大きさで
あり、ベース層11のドーピング濃度は約4X10It
h〜10IIcm−3の大きさである。pn接合8およ
びp導電形ベース層11とストップ層10との間のpn
接合17は第2図においては境界面9と同じくその距1
1d8、d9、d17によって示されている。
とからだけによって構成された従来のPSNダイオード
のスイッチングオフの際の逆方向電流1+11と逆方向
電圧ul11との時間的関係を示す。
れている。N軸は逆方向電流1.Iと逆方向電圧U□と
を表し、それぞれ50Aおよび2.5kV毎に目盛が付
されている。ra子に、Aに接続された外部電流回路に
よって、アノード側電極6に対してカソード側電極4が
正となるようにバイアスする逆方向電圧が印加され、ダ
イオードは時点1−0において導通状態にあり、それゆ
え中央領域7にはこの時点では両極性の電荷キャリアが
充満していることが前提となっている。逆方向電圧が印
加されると、逆方向にバイアスされたpn接合8には徐
々に上方へ向けて中央領域7内へ押し入る空間電荷層が
形成され、その場合中央領域7に存在する電子および正
孔はそれぞれ侵入する電流io+によってカソード側電
極4またはアノード側電極6の方向へ押しやられる(下
側空乏層)。
領域7内に存在する電荷キャリアの崩壊が起こり、しか
もこのことは下方へ向けて、つまり境界18から出発し
て中央領域7内へ前進する(上側空乏層)、この雨空連
層の成長した膨張によって、先ずこれらの雨空乏眉間に
存在する中央層にだけ空乏化すべき電荷キャリアの残り
が残留するようになる。上方へ向けて空間電荷層がさら
に押し進むと、端子に−A間に全逆方向電圧が形成され
る前に、空間電荷層が上側空乏層に到達することがある
。逆方向電流io+が曲線点19によって与えられる大
きさを有する時点にかかる事態が発生すると、逆方向電
fLtoiは全く突然に途切れてしまう、このことは垂
直曲線部分20によって明確に示されている。オーバー
シュート期間21を経た後、逆方向電流は第3図におい
てはもはや検知できない値に低下してしまう、しかしな
がら、垂直曲線部分20によって示されるような突然の
電流の中断が生じると、曲線部分22によって示される
ように逆方向電圧が急激に増加させられて(この逆方向
電圧はピーク値23にまで到達する)、ダイオードまた
はダイオードに接続された回路部品が破壊される。ダイ
オード電圧uDtが外部電流回路に存在する逆方向電圧
の値に達する前には、逆方向電流jotのオーバーシュ
ート期間21はダイオード電圧U。Iのオーバーシュー
ト期間24に一致している。
発明によるダイオードの空乏化現象を第4図に基づいて
詳細に説明する。第4図は主面5からの距離d8、d1
7(第2図参照)を有する水平横断面の間の中央領域7
での電荷キャリアの崩壊を図解した曲線群を示す0個々
の曲線のパラメータは逆方向電圧の印加後に減衰するマ
イクロセカンド(μs)で表されている。所定の曲線の
下の面積は、パラメータによって示された時点に中央領
域7になおも残留する電荷キャリアの量をそれぞれ表し
ている。その場合、曲線の状態はこの電荷キャリアがそ
れぞれ存在する帯域を同様に示している。これから明ら
かなように、iiキャリアは距離d8から始まって距離
d17の方向へ崩壊していき、その場合主面5からの距
離d8の個所で初めに崩壊する下側空乏層は上方へ向け
て中央領域7内へ伸びてい<、P導電形ベース層2から
はいつも電荷キャリアが中央領域7へ追加供給されるの
で、従来のPSNダイオードの空乏化現象とは反対に、
上側空乏層は形成され得ない、従って、約40μs後で
も同様に電荷キャリア残部が距Md 17によって表さ
れた横断面に直接つながっている帯域28内に存在する
。しかしながら、このことによって、pn接合8に構成
された空間電荷層、従って下側空乏層は端子A−に間の
所望の逆方向電圧を得るために必要な大きさだけ膨張す
ることができる。しかもこのことは、従来の如くダイオ
ード電流i11.の途切れ、従って非常に大きな逆方向
電圧23の発生を来すことなく行うことができる。
逆方向電流IDi′およびダイオード電圧001′を示
す。曲線部分25によって示された徐々に減少する逆方
向電流IDL′およびそれに相応して徐々に減少するダ
イオード電圧uDi′は外部回路内に存在する逆方向電
圧の値に固定することができる。
A)−順方向電圧uy (V)特性が図示されている
。この第6図から、pn接合17が先ず1を流の小さい
時に遮断されることがわかる。電荷キャリアを有する中
央領域7のオーバーシュート後に初めて順方向電圧は曲
線部分26へ低下し、その後の経過は従来のPSNダイ
オードに一致する。27で示された局部的な電圧最大値
を小さく保つために、一方では、ストップ7110はこ
のストップ層10がp導電形ベース層11とは僅かに異
なるドーピング濃度を有するようにドーピングされる。
る空間電荷層は僅かしか膨張せず、従って順方向には僅
かな電圧しか与えられないようになる。他方では、スト
ップ層10、ベース層11およびカソード領域12によ
って構成されたnpn )ランジスタの増幅率が大きく
選定される。
上記オーバーシュートは順方向電流iDO値が小さくて
も発生するようになる。さらにストップJilOは、遮
断状態においてpn接合8に形成される空間電荷層がま
だ端子A−に間の逆方向電圧に達する前にp導電形ベー
ス層11の方向へ膨張して、空間電荷層が逆方向電圧に
達する(これはパンチ・スルーを意味する)のを阻止す
るという目的を持っている。
構成を示す概略図、第2図は第1図に示したダイオード
のドーピングプロフィルを示すダイヤグラム、第3図は
従来のダイオードのスイッチングオフ現象について説明
するためのダイヤグラム、第4図は本発明によるダイオ
ードがスイッチングオフする際の電荷キャリアの空乏化
について説明するための説明図、第5図は本発明による
ダイオードのスイッチングオフ現象について説明するた
めのダイヤグラム、第6図は本発明によるダイオードの
順方向電流−順方向電圧特性を示す特性図である。 1・・・アノード領域 2・・・カソード領域 3・・・第1主面 4・・・カソード側電極 ・・・第2主面 ・・・アノード側電極 ・・・中央領域 ・・・pn接合 ・・・横断面 0・・・ストップ層 1・・・ベース層 7・・・pn接合 FIGI FIG 4 IG5
Claims (2)
- (1)カソード側電極(4)が接合されたn導電形カソ
ード領域(2)と、アノード側電極(6)が接合された
p導電形アノード領域(1)と、前記両領域よりも弱く
ドーピングされ前記アノード領域(1)からはpn接合
(8)によって分離されているn導電形中央領域(7)
とを有する半導体基体を備えたダイオードにおいて、前
記中央領域(7)のpn接合(8)から距離をおいて位
置する層は前記中央領域(7)よりも強くドーピングさ
れたn導電形ストップ層(10)として形成され、その
ストップ層(10)にはp導電形ベース層(11)が嵌
入され、そのベース層(11)は横方向の全面が前記ス
トップ層(10)によって包囲され、前記カソード領域
(2)は前記ベース層(11)に嵌入されて、横方向の
全面が前記ベース層によって取り囲まれることを特徴と
するダイオード。 - (2)p導電形ベース層(11)のドーピングはストッ
プ層(10)のドーピングよりも僅かに強く、カソード
領域(2)またはアノード領域(1)よりも著しく弱い
ことを特徴とする請求項1記載のダイオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3820917 | 1988-06-21 | ||
| DE3820917.9 | 1988-06-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237780A true JPH0237780A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2751103B2 JP2751103B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=6356916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1154384A Expired - Lifetime JP2751103B2 (ja) | 1988-06-21 | 1989-06-16 | ダイオード |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0347778B1 (ja) |
| JP (1) | JP2751103B2 (ja) |
| DE (1) | DE58909264D1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2737343B1 (fr) * | 1995-07-28 | 1997-10-24 | Ferraz | Composant limiteur de courant et procede de realisation |
| DE19860581A1 (de) * | 1998-12-29 | 2000-07-06 | Asea Brown Boveri | Halbleiterelement und Verfahren zur Herstellung |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2458905A1 (fr) * | 1979-06-06 | 1981-01-02 | Silicium Semiconducteur Ssc | Diode de shockley et son procede de fabrication |
| GB2113907B (en) * | 1981-12-22 | 1986-03-19 | Texas Instruments Ltd | Reverse-breakdown pn junction devices |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1154384A patent/JP2751103B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-16 EP EP89111018A patent/EP0347778B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-16 DE DE58909264T patent/DE58909264D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0347778A3 (de) | 1991-02-06 |
| DE58909264D1 (de) | 1995-07-06 |
| EP0347778B1 (de) | 1995-05-31 |
| JP2751103B2 (ja) | 1998-05-18 |
| EP0347778A2 (de) | 1989-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2967327B2 (ja) | 多層過電圧保護デバイス及び双方向性多層過電圧保護デバイス | |
| US4967256A (en) | Overvoltage protector | |
| JP4116098B2 (ja) | 縦形パワーmosfet | |
| USRE35854E (en) | Programmable protection circuit and its monolithic manufacturing | |
| JPH04233232A (ja) | 半導体装置 | |
| US3280386A (en) | Semiconductor a.c. switch device | |
| US3982269A (en) | Semiconductor devices and method, including TGZM, of making same | |
| US4224083A (en) | Dynamic isolation of conductivity modulation states in integrated circuits | |
| US3210563A (en) | Four-layer semiconductor switch with particular configuration exhibiting relatively high turn-off gain | |
| JPS62104155A (ja) | 電子素子 | |
| JPS62104156A (ja) | 電子半導体素子 | |
| JPS5596677A (en) | Semiconductor switching element and method of controlling the same | |
| US4195306A (en) | Gate turn-off thyristor | |
| US4951110A (en) | Power semiconductor structural element with four layers | |
| JPH0237780A (ja) | ダイオード | |
| US5596292A (en) | A.C. switch triggered at a predetermined half-period | |
| JPH01286465A (ja) | 双方向制御整流半導体装置 | |
| GB2208257A (en) | Overvoltage protector | |
| JP2747908B2 (ja) | 2端子pnpnサージ防護デバイス | |
| JPH01123478A (ja) | プレーナ形pn接合をもつ半導体デバイス | |
| JPS6153877B2 (ja) | ||
| US5212396A (en) | Conductivity modulated field effect transistor with optimized anode emitter and anode base impurity concentrations | |
| JPH0620127B2 (ja) | Gtoサイリスタ | |
| US3979767A (en) | Multilayer P-N junction semiconductor switching device having a low resistance path across said P-N junction | |
| JPH088420A (ja) | サージ防護素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080227 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227 Year of fee payment: 12 |