JPH036862A - ゲートターンオフサイリスタ - Google Patents

ゲートターンオフサイリスタ

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JPH036862A
JPH036862A JP14276789A JP14276789A JPH036862A JP H036862 A JPH036862 A JP H036862A JP 14276789 A JP14276789 A JP 14276789A JP 14276789 A JP14276789 A JP 14276789A JP H036862 A JPH036862 A JP H036862A
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JP
Japan
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conductivity type
layer
base layer
type
gate electrode
Prior art date
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Pending
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JP14276789A
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English (en)
Inventor
Tsuneo Ogura
常雄 小倉
Akio Nakagawa
明夫 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)に関
する。
(従来の技術) GTOは、ゲート電極によりターンオンのみならずター
ンオフも可能としたサイリスタである。
第8図は従来の一般的なサイリスクの構造を示す。n型
エミッタ層21.n型バッファ層22゜高抵抗n型ベー
ス層23.p型ベース層24およびn型エミッタ層25
がこの順に積層されてpnpn構造を形成している。n
型エミッタ層25は図では二つしか示していないが、通
常多数個に分割配置され、これにカソード電極27が形
成されている。nuエミッタ層25を囲むp型ベース層
24表面にはゲート電極28が設けられている。n型エ
ミッタ層21にはアノード電極2つが形成されている。
カソード側に露出するpn接合面は絶縁膜26で覆って
いる。
このようなGTOでは、ターンオン時、n型エミッタ層
25から電子が注入され、それに応じてn型エミッタ層
21から正孔が注入され、この両者がp型ベース層24
とn型ベース層22間の主接合を順バイアスする。この
とき注入されたキャリアの蓄積には一定の時間がかかり
、これがターンオンの遅れやd j/d を耐量が十分
でないといった問題になる。一方ターンオフ時には、p
型ベース層24とn型ベース層22間の主接合が回復し
、ここに空乏層が形成された後に、n型ベース層23内
に大量の残留キャリアが存在し、これが所謂テール電流
として数10μSee〜数100μsec流れるという
現象が生じる。これはターンオフ時間が長くなるだけで
なく、ターンオフ時のスイッチングエネルギー損失が大
きくなり、素子のエネルギー変換効率を低下させるとい
う問題につながる。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のGTOでは、d i / d を耐
量や高周波動作の点で十分ではないという問題があった
本発明は、このような問題を解決したGTOを提供する
ことを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係るGTOは、第1導電型エミッタ層、第2導
電型ベース層、第1導電型高抵抗ベース層、第1導電型
低抵抗ベース層および第2導電型エミッタ層がこの順に
積層された構造を有し、第1導電型エミッタ層および第
2導電型ベース層の一部に形成されたアノード電極、第
2導電型エミッタ層に形成されたカソード電極および第
1導電型ベース層に形成された第1ゲート電極を有する
構造を基本として、第1導電型高抵抗ベース層の一部が
アノード側表面に露出する部分を有し、この部分と第1
導電型エミッタ層により挟まれた第2導電型ベース層表
面にMOS構造の第2ゲート電極を設けたことを特徴と
する。
(作 用) 本発明のGTOにおいては、ター〉オン時、第2ゲート
電極にその下の第2導電型ベース層表面が反転するバイ
アスを印加してMOSトランジスタ動作させる。これに
より、第1導電型エミッタ層から第1導電型高抵抗ベー
ス層に反転チャネルを通して大量のキャリアが注入され
る。これに加えて従来と同様に、第1ゲート電極へのバ
イアスによって第2導電型エミッタ層からキャリアが注
入される。これらのキャリア注入の結果、速い電流の立
上がりが可能になり、高いd i / d を耐量が得
られる。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は、第1の実施例のGTOを示す断面図である。
p型エミッタ層1.n型ベース層2、  I)−型高抵
抗ベース層3.  p型高抵抗ベース層4およびn型エ
ミッタ層5からなるpnpn構造が基本サイリスタ構造
である。p−型高抵抗べ一ス層3はn型ベース層2に比
べて厚く、かつ不純物濃度は低い。n型エミッタ層5は
通常複数個に分割配置されており、これとp型ベース層
4のなすpn接合の露出面は絶縁膜6で覆われている。
n型エミッタ層5にはカソード電極7、p型ベース層4
には第1ゲート電極8、p型エミッタ層1にはアノード
電極9がそれぞれ形成されている。
n型ベース層2は一部p型エミッタ層1を通して表面に
露出しており、アノード電極9はこの露出したn型ベー
ス層2にもコンタクトして、アノード短絡構造を構成し
ている。更にp−型高抵抗ベース層3の一部がアノード
側表面に露出しており、この部分とp型エミッタ層1に
より挟まれた領域のn型ベース層2表面にゲート絶縁膜
10を介して第2ゲート電極11が形成されている。す
なわちこの第2ゲート電極11の部分は、p型エミッタ
層1をソースとし、p−型高抵抗ベース層3をドレイン
とするpチャネルMOSトランジスタを構成している。
このように構成されたGTOの動作を次に説明する。タ
ーンオン時は、第1ゲート電極8にカソード電極7に対
して正のバイアスを与え、同時に第2ゲート電極11に
はカソード電極9に対して負のバイ゛アスを与える。こ
れにより、n型エミッタ層5から電子が注入され、同時
にp型エミッタ層1から第2ゲート電極11下のn型ベ
ース層2の表面チャネルを通して正孔が注入される。こ
の様に電子注入と正孔注入を行わせることによって、タ
ーンオン時の急峻な電流の立上がりが可能になる。
なおこのターンオン時の第1ゲート電極8および第2ゲ
ート電極11へのバイアス印加のタイミングは同時であ
っても良いし、適当に一方を遅らせてもよい。
ターンオフ時は、第1ゲート電極8をカソード電極7に
対して負にバイアスし、p型ベース層3゜4中の過剰キ
ャリアを排出する。このとき第2ゲート電極11はカソ
ード電極9に対して零バイアスとして、pチャネルMO
Sトランジスタはオフに保つ。
こうしてこの実施例によれば、高速動作が可能でd i
/d を耐量の高いGTOが得られる。
次に他の幾つかの実施例を説明する。なお以下の実施例
において、第1図と対応する部分には第1図と同一符号
を付して詳細な説明は省略する。
第2図は、第2の実施例のGTOを示す断面図である。
この実施例では、第1図の構造に対してさらに、p型エ
ミッタ層1内にn型層12が設けられている。アノード
電極9はこのn型層12にもコンタクトさせている。ゲ
ート絶縁膜10と第2ゲート電極11は、このn型層1
2の端までかかるように延長されている。この構造は、
p型エミッタ層1をソースとし、p型高抵抗ベース層を
ドレインとするpチャネルMOSトランジスタと、n型
層12をドレインとし、n型ベース層2をソースとする
nチャネルMOSトランジスタとが、第2ゲート電極1
1を共通ゲートとして直列接続されたものといえる。
このGTOのターンオン動作は第1の実施例のそれと同
じである。ターンオフ時は、第1ゲート電極8に負のバ
イアスを与えると同時に、第2ゲート電極11に正のバ
イアスを与える。このとき、nチャネルMOSトランジ
スタがオン、すなわち第2ゲート電極11下のp型エミ
ッタ層表面が反転してn型ベース層2とn型層12が短
絡され、このn型層にアノード電極9がコンタクトして
いるから結局、n型ベース層2はこのnチャネルMOS
トランジスタによってアノード電極9に短絡される。こ
れによりターンオフ時のベース層中の残留キャリアが効
果的にアノード電極側に排出され、スイッチング損失が
小さくなって高周波動作が可能になる。
n型ベース層2は通常のアノード短絡構造によってアノ
ード電極9に短絡されており、これによってターンオフ
時のn型層2の残留キャリアがアノード電極9にキャリ
ア排出されるようになっている。しかしこの短絡部は、
n型エミッタ層11からのターンオン時の正孔注入を十
分なものとするために、極めて小さい面積で分布させる
のが通常である。したかってターンオフ時のキャリア排
出はこれだけでは十分ではない。この実施例によれば、
nチャネルMOSトランジスタ構造の導入によって、n
型エミッタ層1からの正孔注入効率を低下させることな
く、n型ベース層2の残留キャリア排出を極めて効果的
に行うことができる。
第3図は、第3の実施例のGTOを示す断面図である。
この実施例は第2図の実施例を変形したもので、n型エ
ミッタ層5と別にこれと隣接して第1ゲート電極8の周
囲にn型層13が設けられ、このn型層13とn型エミ
ッタ層5に挟まれた領域のp型ベース層4上にゲート絶
縁膜14を介して第3ゲート電$415が設けられてい
る。第1ゲート電極8はn型層13にも接続されている
。この部分の構造は、n型エミッタ層5をソース、n型
層13をドレインとするnチャネルMOSトランジスタ
を構成している。
この実施例のGTOのターンオン動作は、第1゜第2の
実施例のそれと同じである。このとき第3ゲート電極1
5は零バイアスとしてその下のチャネルは閉じておく。
ターンオフ時は、第1ゲート電極8に負のバイアス、第
2ゲート電極11に正のバイアスを与えると同時に、第
3のゲート電極15にも正のバイアスを与える。第3の
ゲート電極15に正のバイアスを与えると、この部分の
nチャネルMOSトランジスタがオンになって、n型エ
ミッタ層5はn型層13を介して第1ゲート電極8と短
絡され、結局p型ベース層4と短絡される。これによっ
て、n型ベース層4中のキャリア排出が一層促進される
したがってこの実施例によれば、第2の実施例に比べて
さらにターンオフ時のスイッチング速度か向上する。
なお第1図の実施例に対しても、同様にカソード側にn
チャネルMOSトランジスタ構造を導入することができ
、これも有用である。
第4図は、第4の実施例のGTOを示す断面図である。
この実施例は、第3図の実施例においてカソード側に導
入したnチャネルMOSトランジスタに代わって、nチ
ャネルMOSトランジスタ構造を導入したものである。
すなわち第2図の実施例の構造に対して、n型エミッタ
層5内にn型層16が選択的に設けられ、このn型層1
6とn型ベース層4により挟まれた領域のn型エミッタ
層5上にゲート絶縁膜17を介して第3ゲート電極18
が設けられている。カソード電極7はn型層16に接続
されている。
この実施例のGTOの動作も基本的に第3図のそれと同
様である。ターンオフ時、第3ゲート電極18には第3
図の実施例と逆に負のバイアスが与えられる。これによ
り、この第3ゲート電極18部のnチャネルMOSトラ
ンジスタがオンとなり、n型ベース層4とn型エミッタ
層5が短絡され、p型ベース層内の残留キャリアの効果
的な排出が行われる。
したがってこの実施例によっても先の実施例と同様の効
果が得られる。この第4図の実施例のカソード側のpチ
ャネルMOS)ランジスタ構造は、第1図の実施例の構
造に対しても同様に適用することが可能である。
本発明は上記実施例に限られない。例えば以上の実施例
では全てブレーナ型としたが、メサ型のGTOにも本発
明を適用することができる。例えば第5図は、第2図の
構造を基本としてこれをメサ型とした例である。第2図
以外のものも同様にメサ構造とすることができる。
第6図は第6の実施例のGTOを示す断面図である。こ
れは第4の実施例のGTOの低抵抗ベース層4の中に部
分的により低抵抗のp型ベース層19を埋め込んだもの
である。図面中p型ベース層1つの分離されている部分
もよそではつながっている。これにより、p型紙抵抗ベ
ース層をより低抵抗とすることができ、第1ゲート電極
8のターンオフ時の能力を一層向上させることが可能に
なる。
第7図は、第7の実施例のGTOを示す断面図である。
この実施例ではp型窩抵抗ベース層3中にp型高抵抗ベ
ース層1つが埋め込まれている。
この実施例でもターンオフ時の効果は第6の実施例と同
様である。またオン時の電流が流れ易くなり、オン抵抗
を低くすることができる。
第3〜第7の実施例のアノード側の構造が、第1の実施
例と同じでも良いことは勿論である。
また以上の実施例では、第1導電型をp型、第2導電型
をn型としたが、この導電型を全て逆転させたGTOも
本発明に含まれる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ターンオン時、pn
接合を順バイアスすることによるキャリア注入とMOS
)ランジスタをオンすることによるキャリア注入を利用
することによって、急峻な電流の立ち上がりに対しても
破壊することのないd i/d を耐量の高いGTOが
得られる。またターンオフ時のスイッチング損失も効果
的に低減される。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の実施例のGTOを示す断面図、第2図は
第2の実施例のGTOを示す断面図、第3図は第3の実
施例のGTOを示す断面図、第4図は第4の実施例のG
TOを示す断面図、第5図は第5の実施例のGTOを示
す断面図、第6図は第6の実施例のGTOを示す断面図
、第7図は第7の実施例のGTOを示す断面図、第8図
は従来の一般的なGTOを示す断面図である。 1・・・p型エミッタ層、2・・・n型ベース層、3・
・・p−型高抵抗ベース層、4・・・p型紙抵抗ベース
層、5・・・n型エミッタ層、6・・・絶縁膜、7・・
・カソード電極、8・・・第1ゲート電極、9・・・ア
ノード電極、10・・・ゲート絶縁膜、11・・・第2
ゲート電極、12・・・n型層、13・・・n型層、1
4・・・ゲート絶縁膜、15・・・第3ゲート電極、1
6・・・p型層、17・・・ゲート絶縁膜、18・・・
第3ゲート電極、19・・p型低抵抗埋込みベース層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型エミッタ層、第2導電型ベース層、第
    1導電型高抵抗ベース層、第1導電型低抵抗ベース層お
    よび第2導電型エミッタ層がこの順に積層された構造を
    有し、第1導電型エミッタ層および第2導電型ベース層
    の一部に形成されたアノード電極、第2導電型エミッタ
    層に形成されたカソード電極および第1導電型ベース層
    に形成された第1ゲート電極を有するゲートターンオフ
    サイリスタにおいて、第1導電型高抵抗ベース層の一部
    がアノード側表面に露出する部分を有し、この部分と第
    1導電型エミッタ層により挟まれた第2導電型ベース層
    表面にMOS構造の第2ゲート電極が設けられているこ
    とを特徴とするゲートターンオフサイリスタ。
  2. (2)第1導電型エミッタ層、第2導電型ベース層、第
    1導電型高抵抗ベース層、第1導電型低抵抗ベース層お
    よび第2導電型エミッタ層がこの順に積層された構造を
    有し、第1導電型エミッタ層および第2導電型ベース層
    の一部に形成されたアノード電極、第2導電型エミッタ
    層に形成されたカソード電極および第1導電型ベース層
    に形成された第1ゲート電極を有するゲートターンオフ
    サイリスタにおいて、第1導電型高抵抗ベース層の一部
    がアノード側表面に露出する部分を有し、第1導電型エ
    ミッタ層内に選択的にアノード電極がコンタクトする第
    2導電型層が形成され、この第2導電型層と第1導電型
    高抵抗ベース層により挟まれた第1導電型エミッタ層お
    よび第2導電型ベース層の表面にまたがってMOS構造
    の第2ゲート電極が設けられていることを特徴とするゲ
    ートターンオフサイリスタ。
  3. (3)第1導電型低抵抗ベース層表面に第2導電型エミ
    ッタ層に隣接して第1ゲート電極が接続される第2導電
    型層が形成され、この第2導電型層と第2導電型エミッ
    タ層により挟まれた第1導電型低抵抗ベース層表面にM
    OS構造の第3ゲート電極が設けられている請求項1ま
    たは2記載のゲートターンオフサイリスタ。
  4. (4)第2導電型エミッタ層内に選択的にカソード電極
    がコンタクトする第1導電型層が形成され、この第1導
    電型層と第1導電型低抵抗ベース層により挟まれた領域
    の第2導電型エミッタ層表面にMOS構造の第3ゲート
    電極が設けられている請求項1または2記載のゲートタ
    ーンオフサイリスタ。
  5. (5)第1導電型低抵抗ベース層中に更に部分的に第1
    導電型のより低抵抗のベース層が埋め込まれている請求
    項1または2記載のゲートターンオフサイリスタ。
  6. (6)第1導電型低抵抗ベース層が第1導電型高抵抗ベ
    ース層に積層されることなく、部分的に埋め込まれてい
    る請求項1または記載のゲートターンオフサイリスタ。
JP14276789A 1987-02-26 1989-06-05 ゲートターンオフサイリスタ Pending JPH036862A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14276789A JPH036862A (ja) 1989-06-05 1989-06-05 ゲートターンオフサイリスタ
US07/386,763 US5144401A (en) 1987-02-26 1989-07-31 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor

Applications Claiming Priority (1)

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JP14276789A JPH036862A (ja) 1989-06-05 1989-06-05 ゲートターンオフサイリスタ

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Publication Number Publication Date
JPH036862A true JPH036862A (ja) 1991-01-14

Family

ID=15323111

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05138335A (ja) * 1991-07-12 1993-06-01 Shinagawa Refract Co Ltd カートリツジ式スライドバルブ装置におけるシール機構及び/又はガス吹込又は真空吸引機構
JPH065759U (ja) * 1992-07-01 1994-01-25 品川白煉瓦株式会社 スライドバルブ装置のシール機構
JP2008135774A (ja) * 2008-01-15 2008-06-12 Mitsubishi Electric Corp 高耐圧半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05138335A (ja) * 1991-07-12 1993-06-01 Shinagawa Refract Co Ltd カートリツジ式スライドバルブ装置におけるシール機構及び/又はガス吹込又は真空吸引機構
JPH065759U (ja) * 1992-07-01 1994-01-25 品川白煉瓦株式会社 スライドバルブ装置のシール機構
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