JPH0447985B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0447985B2 JPH0447985B2 JP60113328A JP11332885A JPH0447985B2 JP H0447985 B2 JPH0447985 B2 JP H0447985B2 JP 60113328 A JP60113328 A JP 60113328A JP 11332885 A JP11332885 A JP 11332885A JP H0447985 B2 JPH0447985 B2 JP H0447985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- light
- trigger
- amplification gate
- light source
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual 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
- H10F30/21—Individual 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
- H10F30/26—Individual 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
- H10F30/263—Photothyristors
Landscapes
- Thyristors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光トリガ・サイリスタのトリガ方
法に関するものである。
法に関するものである。
〔従来の技術〕
光トリガ・サイリスタLT2を光エネルギーで阻
止状態から導通状態へ切り換えることによりLT2
をトリガすることは周知である。
止状態から導通状態へ切り換えることによりLT2
をトリガすることは周知である。
LT2は一般にホトカソード領域、増幅ゲート領
域およびメインカソード領域を有する。
域およびメインカソード領域を有する。
トリガ光がホトカソード領域に当ると、光電流
はまずホトカソード領域を〓ターンオン”する。
その結果、ホトカソード領域に流れる電流が増幅
ゲート領域およびメインカソード領域をトリガす
なわち“ターンオン”する。
はまずホトカソード領域を〓ターンオン”する。
その結果、ホトカソード領域に流れる電流が増幅
ゲート領域およびメインカソード領域をトリガす
なわち“ターンオン”する。
従来のトリガ方法ではdi/dt耐量が高くならな
いという問題点があつた。
いという問題点があつた。
そこで、この発明は、LT2のdi/dt耐量を高く
するトリガ方法を提供することを目的とする。
するトリガ方法を提供することを目的とする。
従つて、この発明は、光学的凹みを形成する壁
があるホトカソード領域、増幅ゲート領域および
メインカソード領域を有する光トリガ・サイリス
タのトリガ方法において、第1光源からの光エネ
ルギーで少なくとも前記増幅ゲート領域中のキヤ
リアを励起すること、そしてその後に第2光源か
らの光エネルギーを少なくとも前記光学的凹みに
当てることによつて前記光トリガ・サイリスタを
トリガすることを特徴とするトリガ方法にある。
があるホトカソード領域、増幅ゲート領域および
メインカソード領域を有する光トリガ・サイリス
タのトリガ方法において、第1光源からの光エネ
ルギーで少なくとも前記増幅ゲート領域中のキヤ
リアを励起すること、そしてその後に第2光源か
らの光エネルギーを少なくとも前記光学的凹みに
当てることによつて前記光トリガ・サイリスタを
トリガすることを特徴とするトリガ方法にある。
LT2をトリガする以前に、少なくとも増幅ゲー
ト領域中のキヤリアを光エネルギーで励起する。
そのために、ホトカソード領域と増幅ゲート領域
がほとんど同時にターンオンする。
ト領域中のキヤリアを光エネルギーで励起する。
そのために、ホトカソード領域と増幅ゲート領域
がほとんど同時にターンオンする。
以下、この発明を添付図面に示した実施例につ
いて詳しく説明する。
いて詳しく説明する。
図面は、この発明によつてトリガされるのに適
してLT210を示す断面図である。
してLT210を示す断面図である。
説明の都合上、LT210は、直径が50.8mm(2
インチ)で高さが0.920mmの超高純度の単結晶シ
リコンからなる丸型ウエーハに作られるとしよ
う。LT210は最小5ミリワツトの電力でトリガ
されかつ定格4000ボルトの阻止電圧を有するよう
に設計される。
インチ)で高さが0.920mmの超高純度の単結晶シ
リコンからなる丸型ウエーハに作られるとしよ
う。LT210は最小5ミリワツトの電力でトリガ
されかつ定格4000ボルトの阻止電圧を有するよう
に設計される。
この発明は、どんな物理的サイズおよび設計ト
リガ電力のLT2にも等しく適用できる。
リガ電力のLT2にも等しく適用できる。
LT210は、複数個のN+型リング状カソー
ド・エミツタ領域12,14,16,18,20
および22を有する。各カソード・エミツタ領域
はLT210の頂面24からLT210の中へ深さ15
ミクロン延びる。拡散で形成されるのが望ましい
各カソード・エミツタ領域は、頂面24で1020個
原子/c.c.の表面濃度にドープされそしてPN接合
26で5×1016個原子/c.c.のドーピング濃度まで
減少する。
ド・エミツタ領域12,14,16,18,20
および22を有する。各カソード・エミツタ領域
はLT210の頂面24からLT210の中へ深さ15
ミクロン延びる。拡散で形成されるのが望ましい
各カソード・エミツタ領域は、頂面24で1020個
原子/c.c.の表面濃度にドープされそしてPN接合
26で5×1016個原子/c.c.のドーピング濃度まで
減少する。
これらカソード・エミツタ領域はP型カソー
ド・ベース領域28の中に形成、配置される。こ
のカソード・ベース領域28は、頂面24から
PN接合30までの幅が100ミクロンでありそし
てPN接合26からPN接合までの幅が85ミクロ
ンである。
ド・ベース領域28の中に形成、配置される。こ
のカソード・ベース領域28は、頂面24から
PN接合30までの幅が100ミクロンでありそし
てPN接合26からPN接合までの幅が85ミクロ
ンである。
カソード・ベース領域28は、拡散で作られる
のが望ましく、頂面24で1018個原子/c.c.の表面
ドーピング濃度を有する。
のが望ましく、頂面24で1018個原子/c.c.の表面
ドーピング濃度を有する。
N型アノード・ベース領域32はカソード・ベ
ース領域28隣接している。アノード・ベース領
域32は、元のシリコン・ウエーハの一部であ
り、PN接合30からPN接合34までの幅が720
ミクロンであり、1013個原子/c.c.の濃度にドープ
される。
ース領域28隣接している。アノード・ベース領
域32は、元のシリコン・ウエーハの一部であ
り、PN接合30からPN接合34までの幅が720
ミクロンであり、1013個原子/c.c.の濃度にドープ
される。
P型アノード・エミツタ領域36はアノード・
ベース領域32に隣接する。アノード・エミツタ
領域36は、PN接合34から底面38までの幅
が100ミクロンであり、底面38での表面濃度が
1018個原子/c.c.にドープされる。
ベース領域32に隣接する。アノード・エミツタ
領域36は、PN接合34から底面38までの幅
が100ミクロンであり、底面38での表面濃度が
1018個原子/c.c.にドープされる。
光学的凹み40はLT210の頂面24の中心に
配置される。光学的凹み40は、その直径が15mm
で、頂面24からカソード・ベース領域28の中
へ深さ30〜50ミクロン延びる。光学的凹み40は
カソード・エミツタ領域12によつて囲まれる。
配置される。光学的凹み40は、その直径が15mm
で、頂面24からカソード・ベース領域28の中
へ深さ30〜50ミクロン延びる。光学的凹み40は
カソード・エミツタ領域12によつて囲まれる。
アルミニウムで作るのが望ましい金属電極42
は、カソード・エミツタ領域12と電気的にオー
ム接触し、カソード・エミツタ領域12とカソー
ド・ベース領域28の間のPN接合26部分を横
切つて延び、カソード・ベース領域28にもオー
ム接触する。
は、カソード・エミツタ領域12と電気的にオー
ム接触し、カソード・エミツタ領域12とカソー
ド・ベース領域28の間のPN接合26部分を横
切つて延び、カソード・ベース領域28にもオー
ム接触する。
アルミニウムで作るのが望ましい他の金属電極
44は、カソード・エミツタ領域14およびカソ
ード・ベース領域28にオーム接触する。
44は、カソード・エミツタ領域14およびカソ
ード・ベース領域28にオーム接触する。
アルミニウムで作るのが望ましい更に他の金属
電極46は、カソード・エミツタ領域16,1
8,20および22並びにカソード・ベース領域
28の一部48とオーム接触する。この一部48
はカソード・エミツタ領域16,18,20,2
2間でLT210の頂面24まで延びる。
電極46は、カソード・エミツタ領域16,1
8,20および22並びにカソード・ベース領域
28の一部48とオーム接触する。この一部48
はカソード・エミツタ領域16,18,20,2
2間でLT210の頂面24まで延びる。
金属電極42,44および46は、その厚さが
通常10ミクロンである。
通常10ミクロンである。
金属電極50はアソード・エミツタ領域36と
オーム接触してLT210の底面38に付着され
る。金属電極50は、モリブデンで作られるのが
望ましく、その厚さが2500ミクロンである。
オーム接触してLT210の底面38に付着され
る。金属電極50は、モリブデンで作られるのが
望ましく、その厚さが2500ミクロンである。
LT210は機能的には3つの部分に分けること
ができる。
ができる。
一点鎖線AA−A′A′で定められた中央部はホト
カソード領域52である。このホトカソード領域
52は丸型で、その中心点54が光学的凹み40
の中心にありそしてその周辺が金属電極42の外
縁56で定められる。このLT210ではホトカソ
ード領域52の直径が4mmである。中心点54か
らカソード・エミツタ領域12の外縁にある点5
8までの距離は1.5mmである。
カソード領域52である。このホトカソード領域
52は丸型で、その中心点54が光学的凹み40
の中心にありそしてその周辺が金属電極42の外
縁56で定められる。このLT210ではホトカソ
ード領域52の直径が4mmである。中心点54か
らカソード・エミツタ領域12の外縁にある点5
8までの距離は1.5mmである。
AAとBBの間およびA′A′とB′B′の間の区域で
定められたリング状部分60が増幅ゲート領域で
あり、外縁56から金属電極44の外縁での点6
2までの距離すなわちAAとBBの間の距離が
1.683mmである。
定められたリング状部分60が増幅ゲート領域で
あり、外縁56から金属電極44の外縁での点6
2までの距離すなわちAAとBBの間の距離が
1.683mmである。
点62から金属電極46の外縁にある点64ま
でがメインカソード領域66になる。
でがメインカソード領域66になる。
上述したように5ミリワツトでトリガできるこ
のLT210をトリガする際、通常、適当な光源例
えば発光ダイオードまたはレーザ・ダイオードか
らの光は少なくとも光学的凹み40に当てられ
る。そのような光は図面に矢印68で示される。
トリガ光は、光学的凹み40に通常当てられる
が、ホトカソード領域52全体そして時には増幅
ゲート領域60にさえ当てられてもよい。
のLT210をトリガする際、通常、適当な光源例
えば発光ダイオードまたはレーザ・ダイオードか
らの光は少なくとも光学的凹み40に当てられ
る。そのような光は図面に矢印68で示される。
トリガ光は、光学的凹み40に通常当てられる
が、ホトカソード領域52全体そして時には増幅
ゲート領域60にさえ当てられてもよい。
LT210を5ミリワツトの電力でトリガできる
が、最小トリガ電力の10倍、この場合は50ミリワ
ツトの電力でLT2をトリガするのが普通である。
最小トリガ電力を超えた電力は、増幅ゲート領域
60での遅れのために〓ターンオン”またはトリ
ガ時間に影響しない或る点まで、LT2をより早く
ターンオンさせる。
が、最小トリガ電力の10倍、この場合は50ミリワ
ツトの電力でLT2をトリガするのが普通である。
最小トリガ電力を超えた電力は、増幅ゲート領域
60での遅れのために〓ターンオン”またはトリ
ガ時間に影響しない或る点まで、LT2をより早く
ターンオンさせる。
矢印68で示された光でLT2をトリガする以前
に、矢印70で示された光を利用して少なくとも
増幅ゲート領域60中のキヤリアを予備励起す
る。
に、矢印70で示された光を利用して少なくとも
増幅ゲート領域60中のキヤリアを予備励起す
る。
予備励起は、予備励起光を(1)増幅ゲート領域6
0だけ、(2)増幅ゲート領域60およびホトカソー
ド領域52、または(3)増幅ゲート領域60、ホト
カソード領域52およびメインカソード領域66
に当てることにより、行われ得る。
0だけ、(2)増幅ゲート領域60およびホトカソー
ド領域52、または(3)増幅ゲート領域60、ホト
カソード領域52およびメインカソード領域66
に当てることにより、行われ得る。
予備励起光の当る面積が広くなればなる程、生
じられる漏洩電流は大きくなる。従つて、LT2に
おいて許容され得る漏洩電流量は、増幅ゲート領
域60に加えてどの領域が励起されるかを決定す
る際の制御要因である。
じられる漏洩電流は大きくなる。従つて、LT2に
おいて許容され得る漏洩電流量は、増幅ゲート領
域60に加えてどの領域が励起されるかを決定す
る際の制御要因である。
予備励起光は、低レベルの出力を有し、かつ
LT2をトリガできないし過剰な漏洩電流も流させ
ないが、ホトソカード領域52および増幅ゲート
領域60の両方においてP型領域(エミツタ)、
N型領域32(ベース)およびP型領域28(コ
レクタ)からなるPNPトランジスタを作動する
のに充分な出力を有する。通常、励起光の出力レ
ベルはLT2をトリガするのに要する最小の光出力
の10%/mm2である。
LT2をトリガできないし過剰な漏洩電流も流させ
ないが、ホトソカード領域52および増幅ゲート
領域60の両方においてP型領域(エミツタ)、
N型領域32(ベース)およびP型領域28(コ
レクタ)からなるPNPトランジスタを作動する
のに充分な出力を有する。通常、励起光の出力レ
ベルはLT2をトリガするのに要する最小の光出力
の10%/mm2である。
予備励起を起させる光は、金属電極の42の外
縁56とカソード・エミツタ領域14の縁72と
の間の、LT210の頂面24に当るものとして示
されている。この領域は、ホトカソード領域52
に隣接する増幅ゲート領域60である。
縁56とカソード・エミツタ領域14の縁72と
の間の、LT210の頂面24に当るものとして示
されている。この領域は、ホトカソード領域52
に隣接する増幅ゲート領域60である。
予備励起のための光の量は増幅ゲート領域60
の面積に依存する。この例では、増幅ゲート領域
601mm2当り2.5ミリワツトの電力が望ましい。
このLT2では、面積が75mm2で用いた光エネルギー
が187.5ミリワツトである。もし光量がこれを大
巾に超えると、漏洩電流は大きくなる。逆に、光
量がこれより認め得る程度小さければ、全く利点
がない。
の面積に依存する。この例では、増幅ゲート領域
601mm2当り2.5ミリワツトの電力が望ましい。
このLT2では、面積が75mm2で用いた光エネルギー
が187.5ミリワツトである。もし光量がこれを大
巾に超えると、漏洩電流は大きくなる。逆に、光
量がこれより認め得る程度小さければ、全く利点
がない。
まず予備励起光が当てられ、その後LT2をトリ
ガすべきときに第2の光は光学的凹み40に当て
られてホトカソード領域52をトリガする。
ガすべきときに第2の光は光学的凹み40に当て
られてホトカソード領域52をトリガする。
PNPトランジスタが予備励起光によつて既に
作動されているので、ホトカソード領域52がオ
ンになると増幅ゲート領域60もすぐにオンにな
る。ホトカソード領域52から増幅ゲート領域6
0へ電流が素早く移動するので、高いdi/dt耐量
によりホトカソード領域52の破壊が防止され
る。もし増幅ゲート領域60の初期〓ターンオ
ン”長が長くされるならば、di/dt耐量は増大さ
れ得る。
作動されているので、ホトカソード領域52がオ
ンになると増幅ゲート領域60もすぐにオンにな
る。ホトカソード領域52から増幅ゲート領域6
0へ電流が素早く移動するので、高いdi/dt耐量
によりホトカソード領域52の破壊が防止され
る。もし増幅ゲート領域60の初期〓ターンオ
ン”長が長くされるならば、di/dt耐量は増大さ
れ得る。
予備励起光は、上述したような一定の光として
或はパルス状の光として当てられ得る。もしパル
ス状の光が当てられるならば、ゲート・パルス印
加前に、N型領域(ベース)32に少なくとも5
トランジツト・タイムすなわちキヤリア・ライフ
タイムの間2.5ミリワツト/mm2の電力が印加され
なければならない。これは、PNPトランジスタ
を完全作動するのに数ライフタイムの期間かゝる
ためである。
或はパルス状の光として当てられ得る。もしパル
ス状の光が当てられるならば、ゲート・パルス印
加前に、N型領域(ベース)32に少なくとも5
トランジツト・タイムすなわちキヤリア・ライフ
タイムの間2.5ミリワツト/mm2の電力が印加され
なければならない。これは、PNPトランジスタ
を完全作動するのに数ライフタイムの期間かゝる
ためである。
このトリガ方法は、過電圧または過上昇率から
LT210を自己保護するにも使用され得る。電圧
およびその上昇率を検出するセンサを使用して、
信号は光源のエネルギー・レベルを増大できるの
で、LT2は破壊状態、過電圧または過dv/dtに達
する前にトリガされ得るようになる。
LT210を自己保護するにも使用され得る。電圧
およびその上昇率を検出するセンサを使用して、
信号は光源のエネルギー・レベルを増大できるの
で、LT2は破壊状態、過電圧または過dv/dtに達
する前にトリガされ得るようになる。
この発明は高エネルギー・パルス出力用にも使
用できる。PNPトランジスタが最初に作動され
ると、LT2は命令時より素早くスイツチする。
用できる。PNPトランジスタが最初に作動され
ると、LT2は命令時より素早くスイツチする。
その上、低エネルギー大面積照射にすると、大
面積〓ターンオン”になり、従つて非常に大きい
電流応答を生じる。
面積〓ターンオン”になり、従つて非常に大きい
電流応答を生じる。
この発明によれば、LT2のdi/dt耐量を高くで
きるという効果が得られる。
きるという効果が得られる。
図面は、この発明によつてトリガされ得るLT2
の断面図である。 10……LT2、52……ホトカソード領域、6
0……増幅ゲート領域、66……メインカソード
領域である。
の断面図である。 10……LT2、52……ホトカソード領域、6
0……増幅ゲート領域、66……メインカソード
領域である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 光学的凹みを形成する壁があるホトカソード
領域、増幅ゲート領域およびメインカソード領域
を有する光トリガ・サイリスタのトリガ方法にお
いて、第1光源からの光エネルギーで少なくとも
前記増幅ゲート領域中のキヤリアを励起するこ
と、そしてその後に第2光源からの光エネルギー
を少なくとも前記光学的凹みに当てることによつ
て前記光トリガ・サイリスタをトリガすることを
特徴とするトリガ方法。 2 キヤリアは、第1光源からの光によつてホト
カソード領域および増幅ゲート領域中で励起され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
トリガ方法。 3 キヤリアは、第1光源からの光によつてホト
カソード領域、増幅ゲート領域およびメインカソ
ード領域中で励起されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のトリガ方法。 4 第1光源からの光エネルギーは、光トリガ・
サイリスタをトリガするのに要する最小の光エネ
ルギーよりも少ないことを特徴とする特許請求の
範囲第1項、第2項または第3項記載のトリガ方
法。 5 第1光源からの光エネルギーは、光トリガ・
サイリスタをトリガするのに要する最小の光エネ
ルギーの10%/mm2であることを特徴とする特許請
求の範囲第4項記載のトリガ方法。 6 第1光源からの光エネルギーは、一定の光と
して光トリガ・サイリスタに当てられることを特
徴とする特許請求の範囲第4項または第5項記載
のトリガ方法。 7 第1光源からの光エネルギーは、一連のパル
スで光トリガ・サイリスタに当てられることを特
徴とする特許請求の範囲第4項または第5項記載
のトリガ方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US615019 | 1984-05-29 | ||
| US06/615,019 US4572947A (en) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Triggering method for light triggered thyristors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257764A JPS60257764A (ja) | 1985-12-19 |
| JPH0447985B2 true JPH0447985B2 (ja) | 1992-08-05 |
Family
ID=24463676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60113328A Granted JPS60257764A (ja) | 1984-05-29 | 1985-05-28 | 光トリガ・サイリスタのトリガ方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4572947A (ja) |
| EP (1) | EP0163477B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60257764A (ja) |
| DE (1) | DE3581316D1 (ja) |
| IN (1) | IN165051B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5049965A (en) * | 1987-11-20 | 1991-09-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Thyristor having adjustable breakover voltage and method of manufacture |
| US6218682B1 (en) * | 1997-09-19 | 2001-04-17 | Optiswitch Technology Corporation | Optically controlled thyristor |
| US6204493B1 (en) * | 1998-08-21 | 2001-03-20 | Drexel University | Fault tolerant electric current regulator |
| US7057214B2 (en) * | 2003-07-01 | 2006-06-06 | Optiswitch Technology Corporation | Light-activated semiconductor switches |
| US7977821B2 (en) * | 2007-05-10 | 2011-07-12 | Honeywell International Inc. | High power density switch module with improved thermal management and packaging |
| US9633998B2 (en) * | 2012-09-13 | 2017-04-25 | General Electric Company | Semiconductor device and method for making the same |
| CN108288656B (zh) * | 2018-03-08 | 2020-03-31 | 电子科技大学 | 高di/dt耐量光控晶闸管 |
| CN115000196A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-09-02 | 苏州星翰新材料科技有限公司 | 太阳能电池栅线结构及太阳能电池 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3459944A (en) * | 1966-01-04 | 1969-08-05 | Ibm | Photosensitive insulated gate field effect transistor |
| US4167746A (en) * | 1975-03-03 | 1979-09-11 | General Electric Company | Radiation triggered thyristor with light focussing guide |
| EP0069308B1 (en) * | 1981-06-30 | 1985-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thyristor |
| EP0108874B1 (en) * | 1982-11-15 | 1987-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Radiation-controllable thyristor |
-
1984
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