JPH043114B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH043114B2
JPH043114B2 JP59265846A JP26584684A JPH043114B2 JP H043114 B2 JPH043114 B2 JP H043114B2 JP 59265846 A JP59265846 A JP 59265846A JP 26584684 A JP26584684 A JP 26584684A JP H043114 B2 JPH043114 B2 JP H043114B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thyristor
gate
electrostatic induction
region
anode
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59265846A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61144066A (ja
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP59265846A priority Critical patent/JPS61144066A/ja
Publication of JPS61144066A publication Critical patent/JPS61144066A/ja
Publication of JPH043114B2 publication Critical patent/JPH043114B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/26Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having three or more potential barriers, e.g. photothyristors
    • H10F30/263Photothyristors

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、従来形光トリガサイリスタまたは光
トリガ静電誘導サイリスタよりも更に光トリガ感
度が向上した光トリガサイリスタまたは光トリガ
静電誘導サイリスタに関し、中小電力から大電力
のスイツチング素子として利用されるものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、サイリスタを光でトリガすることは広く
行なわれており、LASCR、Ligh Activated
Thyristor、ホトサイリスタ等の名称で実施され
ていることは周知の事実である。従来形光トリガ
サイリスタで、増幅用サイリスタを集積化した増
幅ゲート構造が一般的である。さらに、増幅用静
電誘導サイリスタまたは増幅用静電誘導トランジ
スタを集積化し光トリガ感度を向上させた光トリ
ガサイリスタが、本願発明者によつて既に提案さ
れ、特願昭59−181534号「光トリガサイリスタ」
に開示されている。
静電誘導サイリスタ(Static Induction
Thyristor;以下SIサイリスタと略称する)の光
トリガは、本願発明者によつて既に提案され、特
許第1534149号(特公平1−3069号)「静電誘導サ
イリスタを含む半導体装置」、特願昭59−54937号
「光クエンチ可能なサリスタ装置」及び特願昭59
−175734号「光トリガ・光クエンチ静電誘導サイ
リスタ」及び昭和59年8月25日出願「光トリガ・
光クエンチ静電誘導サイリスタ」に開示されてい
る。構造例は、主SIサイリスタに光を入射させて
トリガする直接トリガ形式の例が、特願昭59−
54937号「光クエンチ可能なサイリスタ装置」に
示されている。また、光トリガ用増幅素子として
静電誘導ホトトランジスタ(Static Induction
Photo Transistor、以下SIホトトランジスタと
略称する)または、静電誘導ホトサイリスタ
(Static Induction Photo−Thyristor、以下SIホ
トサイリスタと略称する)を集積化した例が、特
願昭59−176957号「光トリガ・光クエンチ静電誘
導サイリスタ」に示されている。
上述の光トリガサイリスタ、光トリガ静電誘導
サイリスタのほとんどは、トリガ光がカソード側
から入射される方式である。トリガ光をアノード
側から入射させる方式の構造例は、特願昭59−
54937号「光クエンチ可能なサイリスタ装置」に
数例示されているのみである。本願の第11図
は、特願昭59−54937号「光クエンチ可能なサイ
リスタ装置」に提案されている主SIサイリスタの
アノード側からトリガ光が入射する方式の光トリ
ガ・光クエンチSIサイリスタの構造例である。第
11図の構造例では、埋め込みゲート形SIサイリ
スタと光クエンチ用SIホトトランジスタが集積化
されている。トリガ光は、埋め込みゲート形SIサ
イリスタのアノード電極が設けられていないp+
アノード領域からSIサイリスタ内に入射される。
クエンチ光は光クエンチ用SIホトトランジスタに
直接入射される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上述べたように、従来型光トリガサイリスタ
では、カソード側から光入射を行なつているため
に、カソード領域、ベース領域内において光吸収
の影響を受けやすいことと、バイポーラベース構
造を有する増幅用補助サイリスタを用いるため
に、光増幅度が低く、光トリガ感度が上がらない
という欠点があつた。さらに、第11図に示され
た静電誘導型光トリガ・光クエンチサイリスタで
は、第一ゲート、第二ゲートはともに、それぞれ
共通ゲート領域となつていて、増幅用補助サイリ
スタ等の増幅ゲート構造を有していないため、光
トリガ感度の点で更に改良の余地が残されてい
た。本発明は、上記の問題点を解決し、改良され
た光トリガ感度を有した光トリガサイリスタを提
供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、従来型光トリガサイリスタ
の光トリガ感度を上昇させるために以下のような
手段を用いることとする。
(1) 光に対する吸収を抑えるために、カソード側
からの光入射ではなく、アノード側からの光入
射を行なうことで、最も電子・正孔対を効率よ
く空乏化された第2ベース層内にて発生させ
る。すなわち、アノード側からの光入射の方
が、pアノード層さえ透過すれば第2ベース層
に容易に光は侵入するため効率が良いわけであ
る。
(2) さらに、バイポーラベース構造に比べてはる
かに光増幅感度の高いという特徴を有する静電
誘導トランジスタゲート構造を増幅用補助サイ
リスタ部分に設ける。これによつて、従来型バ
イポーラベース構造のもつ光トリガ感度の低い
点が大きく改善されることになる。
(3) さらに、増幅ゲート構造を導入することによ
つて従来の光トリガ・光クエンチSIサイリスタ
に比べても光トリガ感度は改善されることとな
る。
〔作用〕
本発明による光トリガサイリスタは、アノード
側からの光トリガパルスを導入する光フアイバ等
の手段とその光トリガパルスによつて駆動される
SITゲート構造をアノード側に有し、さらにその
SITゲート構造は、主サイリスタのアノード領域
とは切り離されていて、増幅用補助サイリスタの
一部となつていて、同じく、カソード側にも増幅
用補助サイリスタのカソード及びベース領域が設
けられていて、SITゲート構造によつて形成され
たアノード領域との間で、光トリガSIサイリスタ
が増幅用補助サイリスタとして形成されている。
すなわち、本発明による光トリガサイリスタは、
増幅用補助光トリガSIサイリスタと従来型トリガ
サイリスタの主サイリスタ部分が集積化された構
造を基本的構造として有している。或いは、カソ
ード側のカソード領域を囲むベース領域に電極を
とり、ゲートでターン・オフできる構造、即ち
GTOサイリスタ構造と増幅用補助光トリガSIサ
イリスタが組み合わされていてもよい。
さらに、本発明による光トリガサイリスタの発
展型は種々ある。例えば、主サイリスタもしくは
補助サイリスタのカソード側にSITゲート構造が
設けられていてもよい。また、光によるトリガの
みならず、光によるゲート・ターン・オフを行な
えるように、主サイリスタの第1ゲート部分もし
くは第2ゲート部分の電極端子に光感応素子を接
続もしくは集積化接続して、光クエンチパルスを
この光感応素子に照射することで主サイリスタを
光によるゲート・ターン・オフすることもよい。
補助サイリスタにアノード側から光照射する
と、アノード側に形成されたSITゲート構造の持
つ高い光トリガ感度によつて、補助サイリスタの
p+アノード領域より、同じく補助サイリスタの
第1ベース領域へ向けて正孔電流が注入される。
第1ベース領域の電位が下がり、同時に補助サイ
リスタのn+カソード領域から電子の注入が起こ
り、この電子は、SITゲート構造のn+ゲート領域
に蓄積されることになる。従つて、さらに多くの
正孔がp+アノード領域より第1ベース領域に向
けて流れるため、補助SIサイリスタは光トリガに
よつてターン・オン状態となる。補助サイリスタ
がターン・オンすると今度は主サイリスタも増幅
トリガされることになつて主サイリスタもター
ン・オンする。
ターン・オフは、光によるゲート・ターン・オ
フを行なえるように、第1ベースに電極を取り、
GTOのゲート構造を採用する場合、もしくは、
主サイリスタ部分にSIサイリスタ構造を採用する
場合には、電気的なゲート・ターン・オフ、もし
くは光によるゲート・ターン・オフによつて主サ
イリスタは高速にオフする。当然のことながら、
このような自己消弧型デバイスにおいても、転流
回路をアノード・カソード間に接続して転流ター
ン・オフによつてオフさせてもよい。
また、主サイリスタ部分が従来型四層構造の光
トリガサイリスタの構造を有する場合には転流タ
ーン・オフである。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。第1図は、本発明の光トリガサイリスタの実
施例の断面構造を示す。アノード側に補助SIサイ
リスタのSITゲート構造が設けられている。即
ち、n+領域909は補助SI共サイリスタのゲー
ト領域、p+領域910は補助SIサイリスタのア
ノード領域を示す。908はゲート電極、911
はアノード電極であり、ともに透明電極で形成さ
れることが望ましい。912は光トリガパルス
LT913を導入するための光フアイバ等の手段
を示している。914は絶縁層を示す。900は
n-高抵抗層を示す。901はpベース層を示す。
902は主サイリスタのn+カソード領域を示し、
903は補助サイリスタのn+カソード領域であ
る。904は主サイリスタのカソード電極、90
5は補助SIサイリスタ部分のn+カソード領域へ
の電極であり、pベース層と短絡されている。9
06は主サイリスタのpアノード領域、907は
アノード電極である。
次に第1図に示す実施例の動作を説明する。主
サイリスタ及び補助SIサイリスタがオフしている
状態で、光トリガパルスLT913が補助SIサイ
リスタのアノード側から照射されると、n-高抵
抗層900で電子・正孔対が発生し、その発生し
た電子・正孔対のうちの正孔はpベース層901
に蓄積し、電子はn+ゲート領域909に蓄積す
る。n+ゲート領域909の正孔に対するポテン
シヤルは、蓄積された電子により低下して、p+
アノード領域910からn-高抵抗層900へ正
孔が注入され、その注入された正孔がpベース層
901に蓄積し、pベース層901の電子に対す
るポテンシヤルが低下し、n+カソード領域90
3からn-高抵抗層900へ電子が注入され、そ
の電子がn+ゲート領域909に蓄積し、さらに
n+ゲート領域909のポテンシヤルを低下させ、
補助SIサイリスタはオンする。補助サイリスタの
正孔電流により、主サイリスタのpベース層90
1が充電され、また電子電流によりpアノードと
n-高抵抗層接合付近の第2ベースも充電され主
サイリスタがオンする。第9図、第10図の従来
形光トリガサイリスタでは、補助サイリスタは、
バイポーラベース構造を有しているため光感度が
低いのに対して、第1図に示す本発明実施例で
は、補助SIサイリスタのアノード側に高光感度の
SITゲート構造が設けられているため、弱い光強
度で高速の光トリガが実現できる。また、アノー
ド側からの光入射を行なうことで、空乏化された
n-高抵抗層900内に効率よく光を侵入させる
ことができる、光感度がさらに向上する。
第2図は、本発明による光トリガサイリスタ
で、主サイリスタが、ゲート・ターン・オフ・サ
イリスタ(以下GTOと略称する)で構成されて
いる実施例の断面構造を示す。n+領域1010
は補助SIサイリスタのゲート領域、p+領域10
13は補助SIサイリスタのアノード領域を示す。
1011は、ゲート電極、1012はアノード電
極であり、ともに透明電極で形成されることが望
ましい。1016は、光トリガパルスLT101
7を導入するための光フアイバ等の手段を示して
いる。1014は絶縁層を示す。1000はn-
高抵抗層、1001はpベース層、1002は主
GTOのnカソード領域、1007は補助SIサイ
リスタのnカソード領域、1009は主GTOの
pアノード領域である。1006は補助SIサイリ
スタのカソード電極、1005は補助SIサイリス
タのpベース電極、1004は主GTOのカソー
ド電極、1003は主GTOのpベース電極、1
008は主GTONのアノード電極である。
光トリガ(光ターン・オフ)の機構は、第1図
の実施例と同じである。すなわち、主GTO及び
補助SIサイリスタがオフしている状態で、光トリ
ガパルスLT107が補助SIサイリスタのアノー
ド側から照射されると、n-高抵抗層1000で
電子・正孔対が発生し、その発生した電子・正孔
対のうちの正孔はpベース層1001に蓄積し、
電子はn+ゲート領域1010に蓄積する。n+
ート領域1010の正孔に対するポテンシヤル
は、蓄積された電子により低下して、p+アノー
ド領域1013からn-高抵抗層1000へ正孔
が注入され、その注入された正孔がpベース層1
001に蓄積し、pベース層1001の電子に対
するポテンシヤルが低下し、n+カソード領域1
007からn-高抵抗層1000へ電子が注入さ
れ、その電子がn+ゲート領域1010に蓄積し、
さらにn+ゲート領域のポテンシヤルを低下させ、
補助SIサイリスタはオンする。補助SIサイリスタ
の正孔電流により、主GTOのpベース層100
1が充電され、また電子電流により、pアノード
とn-高抵抗層接合付近の第2ベースも充電され、
主GTOがオンする。第2図に示す実施例では、
主サイリスタがGTOで構成されているので、電
気的にゲート・ターン・オフすることができる。
また、主GTOのpベース電極1003に光感応
素子を接続、もしくは集積化接続して、光クエン
チパルスをこの光感応素子に照射することで主
GTOを光でゲート・ターン・オフすることがで
きる。
第3図は、本発明による光トリガサイリスタで
主サイリスタが単一ゲート埋め込みゲート形SIサ
イリスタで構成され、増幅用光感応素子がダブル
ゲート形SIホトサイリスタで構成されている実施
例の断面構造を示す。
第3図において、主サイリスタであるところの
単一ゲート埋め込みゲート形SIサイリスタはp+
アノード領域1101、n-高抵抗領域1102、
n+カソード領域1103、p+ゲート領域110
4、アノード電極1131、カソード電極113
2、ゲート電極1133とで構成されている。補
助SIホトサイリスタは、p+アノード領域111
1、n-高抵抗領域1112、n+カソード領域1
113、p+ゲート領域(第1ゲート領域)11
14、n+ゲート(第2ゲート領域)1115、
アノード電極1141、カソード電極1142、
第2ゲート電極1144とで構成されている。1
151は絶縁層である。補助SIサイリスタのアノ
ード電極1141、第2ゲート電極1144は透
明電極で形成されることが望ましい。主サイリス
タのp+ゲート領域1104と増幅用SIホトサイ
リスタのp+ゲート領域1114は分離されてい
る構造と分離されていない構造とがある。分離さ
れている構造では補助SIサイリスタの光感度がさ
らに向上する。1172は光トリガパルス117
1を導入するための光フアイバ等の手段である。
第3図に示す実施例では、主サイリスタが単一
ゲート形SIサイリスタで構成され、増幅用補助サ
イリスタがダブルゲート形SIホトサイリスタで構
成されているために、微弱光で高速光トリガが実
現できる。
光トリガ(光ターン・オン)の機構は、第1図
及び第2図の実施例と同じである。主サイリス
タ、補助サイリスタがオフしている状態で、光ト
リガパルス1171が補助ダブルゲートSIサイリ
スタのアノード側から照射されると、n-高抵抗
層1112で電子正孔対が発生し、その発生した
電子・正孔対のうちの正孔はp+ゲート領域11
14に蓄積し、電子はn+ゲート領域1115に
蓄積し、補助ダブルゲートSIサイリスタがオンす
る。補助ダブルゲートSIサイリスタのアノードか
らの正孔電流により、主SIサイリスタのp+ゲー
ト領域が充電され、電子に対するポテンシヤルが
低下し、主サイリスタのn+カソード領域110
3からn-高抵抗層1102に電子が注入され主
サイリスタがターン・オンする。また、主SIサイ
リスタのゲート電極1133を電気的に駆動する
ことでゲート・ターン・オフができる。さらに、
ゲート電極1133に光感応素子を接続もしくは
集積化接続して、光クエンチパルスをこの光感応
素子に照射することで主SIサイリスタを高速に光
でゲート・ターン・オフすることができる。補助
SIサイリスタのn+ゲートは、開放状態で用いる
場合とバイアスを加える場合とがある。また、補
助SIホトサイリスタのアノードは主SIサイリスタ
のアノードに接続されている。
第4図は、本発明による光トリガサイリスタ
で、主サイリスタがダブルゲート埋め込みゲート
形SIサイリスタで構成され増幅用光感応素子がダ
ブルゲート埋め込みゲート形SIホトサイリスタで
構成されている実施例の断面構造を示す。
第4図において主SIサイリスタは、p+アノー
ド領域101とn-高抵抗領域102とn+カソー
ド領域103とp+ゲート領域(第1ゲート)1
04とn+ゲート領域(第2ゲート)105とp+
アノード領域101、n+カソード領域103、
p+ゲート領域104及びn+ゲート領域105の
表面露出部分に設けられているアノード電極13
1、カソード電極132、ゲート電極133,1
34とで構成されている。補助SIホトサイリスタ
は、p+アノード領域111とn-高抵抗領域11
2とn+カソード領域113とp+ゲート領域(第
1ゲート)114とn+ゲート領域(第2ゲート)
115とp+アノード領域111及びn+カソード
領域113の表面露出部分に設けられているアノ
ード電極141とカソード電極142とで構成さ
れている。主SIサイリスタのn+ゲート領域10
5と増幅用SIホトサイリスタのn+ゲート領域1
15は分離されている。また、主SIサイルサの
p+ゲート領域104と増幅用SIホトサイリスタ
のp+ゲート領域114も分離されている構造と
分離されていない構造とがある。172は光トリ
ガパルス171を導入するための光フアイバ等の
手段である。主サイリスタと補助SIホトサイリス
タが、ダブルゲート構造を有していて、しかも補
助SIサイリスタのゲート領域は主SIサイリスタの
ゲート領域と分離されているから補助SIホトサイ
リスタの光感度は、飛躍的に向上し高速、高感度
の光トリガが実現できる。補助サイリスタがター
ン・オンすると補助サイリスタアノード111か
らの正孔電流により、主サイリスタのp+ゲート
104が充電され、電子に対するポテンシヤルが
下がり、主サイリスタのn+カソードから電子が
n-領域102に注入される。また補助サイリス
タのカソード113からの電子と、主サイリスタ
のカソード103からの電子は、主サイリスタの
n+ゲート105に充電され、正孔に対するポテ
ンシヤルが下がり、主サイリスタのp+アノード
101から正孔が注入され、主サイリスタはター
ン・オンする。補助SIサイリスタのアノードは、
主SIサイリスタのアノードに接続される場合と主
SIサイルリスタのn+ゲートに接続される場合が
考えられる。また、主SIサイリスタの一方のゲー
トか両方のゲートを電気的に駆動することでゲー
ト・ターン・オフができる。さらに、ゲートに光
感応素子を接続もしくは集積化接続して、光クエ
ンチパルスをこの光感応素子に照射することで主
SIサイリスタを高速に光でゲート・ターン・オフ
することができる。
第5図は、本発明による光トリガサイリスタで
主サイリスタがダブルゲート平面ゲート形SIサイ
リスタで構成され、増幅用光感応素子がダブルゲ
ート平面ゲート形SIホトサイリスタで構成されて
いる実施例の断面構造を示す。第5図において主
SIサイリスタは、p+アノード領域201とn-
抵抗領域202とn+カソード領域203とp+
ート領域204とn+ゲート領域205とp+アノ
ード領域201、n+カソード領域203、p+
ート領域(第1ゲート)204及びn+ゲート領
域(第2ゲート)205の表面露出部分に設けら
れているアノード電極231、カソード電極23
2、ゲート電極233,234とで構成されてい
る。補助SIホトサイリスタは、p+アノード領域
211とn-高抵抗領域212とn+カソード領域
213とp+ゲート領域(第1ゲート)214と
n+ゲート領域(第2ゲート215とp+アノード
領域211、n+カソード領域213、p+ゲート
領域214及びn+ゲート領域215の表面露出
部分に設けられているアノード電極241、カソ
ード電極242、ゲート電極243,244とで
構成されている。アノード電極241とゲート電
極243は透明電極で形成されることが望まし
い。272は光トリガパルスLT271を導入す
るための光フアイバ等の手段である。
補助SIホトサイリスタのカソードは主SIサイリ
スタのカソードと共通になつている。p+ゲート
領域214は主SIサイリスタのp+ゲート領域2
04と分離されるか共通になされていて、分離さ
れる場合は、開放かバイアスが加えられる。n+
ゲート領域215も同様である。またp+アノー
ド領域211は主SIサイリスタのn+ゲートか、
アノードに接続される。ターンオンの動作は第4
図までの説明と同じであり、光トリガパルスLT
271により補助サイリスタがターン・オンする
と、正孔電流が主サイリスタのp+ゲートの電子
に対するポテンシヤルを下げ、電子電流がn+
ートの正孔に対するポテンシヤルを下げ、主サイ
リスタがターンオンする。ターン・オフは主サイ
リスタの第1ゲートもしくは第2ゲートを電気的
に駆動することで高速にターン・オフできる。ま
たゲート電極243に光感応素子を接続して、光
クエンチパルスをこの光感応素子に照射すること
で、電子に対するp+ゲートのポテンシヤルを高
くし、主サイリスタを高速にターン・オフでき
る。
第6図は、本発明による光トリガサイリスタ
で、主サイリスタがダブルゲート切り込みゲート
形SIサイリスタで構成され増幅用光感応素子がダ
ブルゲート切り込みゲート形SIホトサイリスタで
構成されている実施例の断面構造を示す。第6図
において主SIサイリスタは、p+アノード領域3
01とn-高抵抗領域302とn+カソード領域3
03とp+ゲート領域304とn+ゲート領域30
5とp+アノード領域301、n+カソード領域3
03、p+ゲート領域304及びn+ゲート領域3
05の表面露出部分に設けられているアノード電
極331、カソード電極332、ゲート電極33
3,334とで構成されている。補助SIホトサイ
リスタは、p+アノード領域311とn-高抵抗領
域312とn+カソード領域313とp+ゲート領
域314とn+ゲート領域315とp+アノード領
域311、n+カソード領域313、p+ゲート領
域314及びn+ゲート領域315の表面露出部
分に設けられているアノード電極341とカソー
ド電極342とゲート電極343,344とで構
成されている。アノード電極341とゲート電極
344は透明電極で形成されることが望ましい。
372は光トリガパルスLT371を導入するた
めの光フアイバ等の手段である。ターン・オン、
ターン・オフの機構は第5図の説明と同じであ
る。
第7図は、本発明による光トリガサイリスタ
で、主サイリスタがダブルゲート埋め込みゲート
形SIサイリスタで構成され増幅用光感応素子がア
ノード側が平面ゲート形でカソード側が埋め込み
ゲート形のダブルゲートSIホトサイリスタで構成
されている実施例の断面構造を示す。第7図にお
いて、主SIサイリスタは、p+アノード領域40
1とn-高抵抗領域402とn+カソード領域40
3とp+ゲート領域404とn+ゲート領域405
とp+アノード領域401、n+カソード領域40
3、p+ゲート領域404及びn+ゲート領域40
5の表面露出部分に設けられているアノード電極
431とカソード電極432とゲート電極43
3,434とで構成されている。補助SIホトサイ
リスタは、p+アノード領域411とn-高抵抗領
域412とn+カソード領域413とp+ゲート領
域414とn+ゲート領域415とp+アノード領
域411、n+カソード領域413及びn+ゲート
領域415の表面露出部分に設けられているアノ
ード電極441とカソード電極442とゲート電
極444とで構成されている。451は絶縁層で
ある。アノード電極441とゲート電極444は
透明電極で形成されることが望ましい。472
は、光トリガパルスLT471を導入するための
光フアイバ等の手段である。ターン・オン、ター
ン・オフの機構は第4図、第5図の説明と同じで
ある。
第8図は、本発明による光トリガサイリスタ
で、主サイリスタがダブルゲート埋め込みゲート
形SIサイリスタで構成され、増幅用光感応素子が
SIホトトランジスタで構成されている実施例の断
面構造を示す。第8図において、主SIサイリスタ
はp+アノード領域501とn-高抵抗領域502
とn+カソード領域503とp+ゲート領域(第1
ゲート)504とp+ゲート領域(第2ゲート)
505とp+アノード領域501、n+カソード領
域503、p+ゲート領域504及びn+ゲート領
域505の表面露出部分に設けられているアノー
ド電極531とカソード電極532とゲート電極
533,534とで構成されている。補助SIホト
トランジスタは、n+ソース領域513とn-高抵
抗領域512とn+ドレイン領域511とp+ゲー
ト領域514とn+ドレイン領域及びp+ゲート領
域の表面露出部分に設けられているドレイン電極
541とゲート電極514とで構成されている。
ドレイン電極には負の電圧を印加しておく。55
1は絶縁層であるドレイン電極541とゲート電
極542は透明電極で形成されることが望まし
い。n+ソース領域513は、主SIサイリスタの
n+ゲート領域505と共通になつている。57
2は、光トリガパルスLT571を導入するため
の光フアイバ等の手段である。光トリガパルス
LT571によりSIホトトランジスタがターン・
オンすると、SIホトトランジスタと共通の、主サ
イリスタのn+ゲート領域の正孔に対するポテン
シヤルが低下し、アノード領域501から正孔が
注入され、主サイリスタはターン・オンする。タ
ーン・オフはゲート電極533に負電位を印加す
ることによりきわめて高速に実現できる。
第9図は、従来型光トリガサイリスタの断面構
造の一例を示す。601はアノード電極、602
はp型アノード領域、603はn型ベース層、6
04はp型ベース層、610は増幅用補助サイリ
スタ部分のn型カソード領域、605は主サイリ
スタ部分のn型カソード領域を示す。607は増
幅用補助サイリスタ部分のカソード電極であると
同時に、pベース層に短絡されている。606は
主サイリスタのカソード電極を示す。光フアイバ
608によつて導入された光トリガパルスLT6
09は、増幅用補助サイリスタ部分のカソード領
域610の上面から侵入するようになつている。
nカソード607、pベース604、nベース6
03及びpアノード602によつて構成される補
助サイリスタが光パルスLT609によりトリガ
されることによつて主サイリスタのpベース60
4が駆動されて、主サイリスタはターン・オンす
る。従来型光トリガサイリスタでは、ターン・オ
フは、転流ターン・オフ方式によつているため、
ターン・オフ時間が長いという欠点がある。増幅
用補助サイリスタの光増幅度は、pベース604
層におけるバイポーラベース構造の光増幅度に対
応する。この光増幅度は、丁度電流増幅率に対応
するが、一般にバイポーラベース構造の電流増幅
率を増すためには、ベース幅を薄く形成する工夫
が必要となる。第10図は、補助サイリスタ部分
の電流増幅率を増すために、pベース層704の
一部分、即ちn+カソード領域710、pベース
704、n-ベース703、pアノード702に
よつて形成される補助サイリスタのベース部分7
11を薄く形成した例である。他の部分は、第9
図の従来例と同様に、701はアノード電極、7
02はp型アノード領域、703はn-ベース層、
704はpベース層、705は主サイリスタの
n+カソード領域、706は主サイリスタのカソ
ード電極、710は増幅用補助サイリスタのn+
カソード領域、707はそのカソード電極であ
る。708は光トリガパルスLT709を導入す
る光フアイバを示す。
第9図、第10図の従来例では、光トリガパル
スLT609もしくは709はいづれもn型カソ
ード層610,710及びpベース層604,7
04を透過してnベース層に侵入するが、n型カ
ソード層610,710、pベース層604,7
04内における光吸収の影響を受ける。また従来
型光トリガサイリスタでは、バイポーラベース構
造による光増幅であるため、静電誘導トランジス
タのゲート構造(SITゲート構造)による光増幅
に比べ、光増幅感度は低い値となつている。光増
幅度の傾向を比較すると、SITゲート構造の場
合、入射光強度が低ければ低い程高くなるのに対
し、バイポーラベース構造では逆に、光入射光強
度の増加とともに光増幅度は上昇する。
第11図は、アノード側光トリガによる従来型
光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタの断面
構造を示す。801はカソード電極、802は
n-高抵抗層、803はp+ゲート領域、804は
p+アノード領域、805はアノード電極、80
6,807,809,810,811はn高抵抗
層、808はn+ゲート領域、812はクエンチ
用トランジスタのn+ゲート、813はそのゲー
ト電極、814はクエンチ用トランジスタの主電
極の一方への電極、815はp+拡散層で主電極
領域を示す。816は絶縁層を示す。817はト
リガ用光パルスLT860を導入する光フアイバ、
818はクエンチ用パルスLQ850を導入する
光フアイバを示す。840はp+アノード領域の
一部分を薄くなされた領域、841は絶縁層であ
つて、光侵入に対し、無反射防止膜となつてい
る。
しかるに、第11図の従来例では、n+埋め込
みゲート領域808及びp+埋め込みゲート領域
803はそれぞれデバイス全面積にわたり共通領
域となつており、補助サイリスタ等の増幅ゲート
手段は設けられていない。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の実施例に関して、SITゲ
ート構造の直流的な光増幅度(電流増幅率)の実
験結果を、バイポーラベース構造の実験結果と比
較しながら説明する。
第12図は、SIホトトランジスタの直流的な光
増幅度Gの入射光強度Pi依存性を示している。ド
レインバイアス電圧VDをパラメータとしていて、
同時にSIPTのゲート電位の変化△VGを示してあ
る。
第13図は、バイポーラホトトランジスタ
(BPT)の直流的な光増幅度Gの入射光強度Pi依
存性を示している。コレクタバイアス電圧VC
パラメータとしていて、同時にBPTのベース電
位の変化△VBも示してある。
第12図、第13図から明らかな様に、SIホト
トランジスタとBPTの直流的な光増幅度Gの光
強度Pi依存性の傾向は、まつたく異なる。BPT
では直流的な光増幅度Gは光強度Piの増加に伴な
いしだいに増加するが、Pi=102μW/cm2で高々3
×102程度である。一方、SIホトトランジスタで
は、光強度が弱い程直流的な光増幅度Gは大きく
なる傾向を示しPi=10-4μW/cm2においては、108
を越えるGが得られている。
以上述べた様にSITゲート構造では、バイポー
ラベース構造と比較して、はるかに大きな光増幅
度(電流増幅率)が得られる。よつて、SITゲー
ト構造を光トリガサイリスタの増幅ゲート構造に
応用すれば、高光感度、高速のトリガサイリスタ
が実現できる。
一例として400V−10Aの光トリガに際し、本
発明によるSITゲート構造による増幅ゲート構造
を用いた場合、約120μWの光でターン・オン遅
延1.8μsであり、ターン・オン立上り時間は1.1μs
であつた。SITゲート構造の代りにバイポーラベ
ース構造による増幅ゲート構造を用いた場合、同
程度の光強度では主サイリスタのゲート電位は
0.6eVまでしか上昇せず光トリガできなかつた。
本発明による光トリガサイリスタを、従来の光
トリガサイリスタが応用されていたスイツチング
装置に用いれば、極めて高速、高感度のスイツチ
ング装置が実現できる。さらに、光トリガサイリ
スタの大電力から中、小電力分野における応用範
囲を大きく広げるものであり、工業的利用価値は
極めて高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光トリガサイリスタの実施例
の断面構造、第2図は本発明による光トリガサイ
リスタで主サイリスタがGTOで構成されている
実施例の断面構造、第3図は本発明による光トリ
ガサイリスタで主サイリスタが単一ゲート埋め込
みゲート形SIサイリスタで構成され、増幅用感応
素子がダブルゲート形SIホトサイリスタで構成さ
れている実施例の断面構造、第4図は本発明によ
る光トリガサイリスタで主サイリスタがダブルゲ
ート埋め込みゲート形SIサイリスタで構成され、
増幅用光感応素子がダブルゲート埋め込みゲート
形SIホトサイリスタで構成されている実施例の断
面構造、第5図は本発明による光トリガサイリス
タで主サイリスタがダブルゲート平面ゲート形SI
サイリスタで構成され、増幅用光感応素子がダブ
ルゲート平面ゲート形SIホトサイリスタで構成さ
れている実施例の断面構造、第6図は本発明によ
る光トリガサイリスタで主サイリスタがダブルゲ
ート切り込みゲート形SIサイリスタで構成され、
増幅用光感応素子がダブルゲート切り込みゲート
形SIホトサイリスタで構成されている実施例の断
面構造、第7図は本発明による光トリガサイリス
タで主サイリスタがダブルゲート埋め込みゲート
形SIサイリスタで構成され、増幅用光感応素子が
アノード側が平面ゲート形でカソード側が埋め込
みゲート形のダブルゲートSIホトサイリスタで構
成されている実施例の断面構造、第8図は本発明
による光トリガサイリスタで主サイリスタがダブ
ルゲート埋め込みゲート形SIサイリスタで構成さ
れ、増幅用光感応素子がSIホトトランジスタで構
成されている実施例の断面構造、第9図は従来形
光トリガサイリスタの構造例、第10図は従来形
光トリガサイリスタの別の構造例、第11図はア
ノード側光トリガによる従来形光トリガ・光クエ
ンチ静電誘導サイリスタ、第12図はSIホトトラ
ンジスタの直流的な光増幅度Gの入射光強度Pi依
存性、第13図はバイポーラホトトランジスタの
直流的な光増幅度Gの入射光強度Pi依存性であ
る。 101,201,301,401,501,9
06,1009,1101……主サイリスタの
p+(p)アノード領域、102,202,30
2,402,502,900,1000,110
2……主サイリスタのn-高抵抗層、103,2
03,303,403,503,902,100
2,1103……主サイリスタのn+(n)カソー
ド領域、104,204,304,404,50
4,1104……主サイリスタのp+ゲート領域、
105,205,305,405,505……主
サイリスタのn+ゲート領域、901,1001
……主サイリスタのpベース領域、131,23
1,331,431,531,907,100
8,1131……主サイリスタのアノード電極、
132,232,332,432,532,90
4,1004,1132……主サイリスタのカソ
ード電極、133,233,333,433,5
33,1133……主サイリスタのp+ゲート電
極、134,234,334,434,534…
…主サイリスタのn+ゲート電極、1003……
主サイリスタのpベース電極、111,211,
311,411,910,1013,1111…
…補助サイリスタのp+アノード領域、112,
212,312,412,1112……補助サイ
リスタのn-高抵抗層、113,213,313,
413,903,1007,1113……補助サ
イリスタのn+(n)カソード領域、114,21
4,314,414,1114,1115……補
助サイリスタのp+ゲート領域、115,215,
315,415,909,1010,1115…
…補助サイリスタのn+ゲート領域、141,2
41,341,441,911,1012,11
41……補助サイリスタのアノード電極、14
2,242,342,442,905,100
6,1142……補助サイリスタのカソード電
極、243,343……補助サイリスタのp+
ート電極、244,344,444,908,1
011,1144……補助サイルリスタのn+
ート電極、1005……補助サイリスタのpベー
ス電極、511……補助SIホトトランジスタの
n+ドレイン領域、512……補助SIホトトラン
ジスタのn-高抵抗領域、513……補助SIホト
トランジスタのn+ソース領域、514……補助
SIホトトランジスタのp+ゲート領域、541…
…補助SIホトトトランジスタのドレイン電極、5
42……補助SIホトトランジスタのゲート電極、
171,271,371,471,571,91
3,1017,1171……光トリガパルス、1
72,272,372,472,572,91
2,1016,1172……光トリガパルスを導
入するための光フアイバ等の手段、251,45
1,551,914,1014,1151……絶
縁層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 サイリスタと、前記サイリスタと同一半導体
    基板の前記サイリスタのアノードが形成されてい
    る面にゲート構造が配置された静電誘導形光感応
    素子とで構成され、前記サイリスタのカソードと
    前記静電誘導形光感応素子の第1の主電極とが電
    気的に接続され、前記サイリスタのアノードもし
    くは第2ベースと、前記静電誘導形光感応素子の
    第2の主電極とが電気的に接続され、前記静電誘
    導形光感応素子に前記アノード側から入射される
    トリガ光を増幅した電流により前記サイリスタが
    駆動されることを特徴とする光トリガサイリス
    タ。 2 ゲート・ターン・オフ・サイリスタと、前記
    ゲート・ターン・オフ・サイリスタと同一半導体
    基板の前記ゲート・ターン・オフ・サイリスタの
    アノードが形成されている面にゲート構造を配置
    した静電誘導形光感応素子とで構成され、前記ゲ
    ート・ターン・オフ・サイリスタのカソードと前
    記静電誘導形光感応素子の第1の主電極とが電気
    的に接続され、前記ゲート・ターン・オフ・サイ
    リスタのアノードと前記静電誘導形光感応素子の
    第2の主電極とが電気的に接続され、前記静電誘
    導形光感応素子に前記アノード側から入射される
    トリガ光を増幅した電流により前記ゲート・ター
    ン・オフ・サイリスタが駆動されることを特徴と
    する光トリガサイリスタ。 3 静電誘導サイリスタと、前記静電誘導サイリ
    スタと同一半導体基板の前記静電誘導サイリスタ
    のアノードが形成されている面にゲート構造を配
    置した静電誘導形光感応素子とで構成され、前記
    静電誘導サイリスタのカソードと前記静電誘導形
    光感応素子の第1の主電極とが電気的に接続さ
    れ、前記静電誘導サイリスタの第2ゲートもしく
    はアノードと前記静電誘導形光感応素子の第2の
    主電極とが電気的に接続され、前記静電誘導形光
    感応素子に前記アノード側から入射されるトリガ
    光を増幅した電流により、前記静電誘導サイリス
    タが駆動されることを特徴とする光トリガサイリ
    スタ。 4 前記静電誘導形光感応素子が静電誘導ホトサ
    イリスタで形成されていることを特徴とする前記
    特許請求の範囲第3項記載の光トリガサイリス
    タ。 5 前記静電誘導サイリスタが埋め込みゲート形
    静電誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形
    光感応素子が平面ゲートと埋め込みゲートを有す
    るダブルゲート形静電誘導ホトサイリスタで形成
    されることを特徴とする前記特許請求の範囲第3
    項記載の光トリガサイリスタ。 6 前記静電誘導サイリスタが埋め込みゲート形
    静電誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形
    光感応素子が埋め込みゲート形静電誘導ホトサイ
    リスタで形成されることを特徴とする前記特許請
    求の範囲第3項記載の光トリガサイリスタ。 7 前記静電誘導サイリスタが平面ゲート形静電
    誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形光感
    応素子が平面ゲート形静電誘導ホトサイリスタで
    形成されることを特徴とする前記特許請求の範囲
    第3項記載の光トリガサイリスタ。 8 前記静電誘導サイリスタが切り込みゲート形
    静電誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形
    光感応素子が切り込みゲート形静電誘導ホトサイ
    リスタで形成されることを特徴とする前記特許請
    求の範囲第3項記載の光トリガサイリスタ。 9 ダブルゲート静電誘導サイリスタと、前記ダ
    ブルゲート静電誘導サイリスタのアノードが形成
    されている面に集積化された静電誘導形光感応素
    子とで構成され、前記ダブルゲート静電誘導サイ
    リスタの第2ゲートと前記静電誘導形光感応素子
    の第1の主電極領域とが共通領域で形成され、前
    記アノード側から入射されるトリガ光を増幅した
    電流により、前記ダブルゲート静電誘導サイリス
    タが駆動されることを特徴とする光トリガサイリ
    スタ。
JP59265846A 1984-12-17 1984-12-17 光トリガサイリスタ Granted JPS61144066A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59265846A JPS61144066A (ja) 1984-12-17 1984-12-17 光トリガサイリスタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59265846A JPS61144066A (ja) 1984-12-17 1984-12-17 光トリガサイリスタ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61144066A JPS61144066A (ja) 1986-07-01
JPH043114B2 true JPH043114B2 (ja) 1992-01-22

Family

ID=17422879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59265846A Granted JPS61144066A (ja) 1984-12-17 1984-12-17 光トリガサイリスタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61144066A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61198779A (ja) * 1985-02-28 1986-09-03 Res Dev Corp Of Japan 両面ゲ−ト静電誘導サイリスタ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61144066A (ja) 1986-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3925801A (en) Photon isolator with improved photodetector transistor stage
EP0158186B1 (en) Light quenchable thyristor device
JPS643069B2 (ja)
US5138415A (en) Photo-semiconductor device with a zero-cross function
JPH0117268B2 (ja)
CA1145059A (en) Light-firable thyristor
US7612388B2 (en) Power semiconductor element with an emitter region and a stop zone in front of the emitter region
JP2559351B2 (ja) 光検出器
US4509069A (en) Light triggerable thyristor with controllable emitter-short circuit and trigger amplification
JPH043114B2 (ja)
JPS637471B2 (ja)
JP2633585B2 (ja) 半導体装置
JPH0550861B2 (ja)
JPS623987B2 (ja)
JPH0469434B2 (ja)
JPS6154668A (ja) 光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ
JPS61113280A (ja) 光点弧サイリスタならびにそのスイツチング方法
JPS61202465A (ja) 過電圧保護機能付サイリスタ
JPH05326931A (ja) 光トリガサイリスタ
JP2603233B2 (ja) 光スイツチング電子放出素子
JPH05343732A (ja) ヘテロ接合型半導体装置
JPH0752768B2 (ja) 光トリガ・光クエンチ・ゲ−ト・タ−ン・オフ・サイリスタ
JPH0370909B2 (ja)
JPH0551187B2 (ja)
JPS62188271A (ja) 静電誘導サイリスタを含む半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees