JPH0491477A - 逆導通ゲートターンオフサイリスタ - Google Patents
逆導通ゲートターンオフサイリスタInfo
- Publication number
- JPH0491477A JPH0491477A JP20566890A JP20566890A JPH0491477A JP H0491477 A JPH0491477 A JP H0491477A JP 20566890 A JP20566890 A JP 20566890A JP 20566890 A JP20566890 A JP 20566890A JP H0491477 A JPH0491477 A JP H0491477A
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- Japan
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- diode
- electrode
- thyristor
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、同一半導体基体にゲートターンオフ（ＧＴＯ
）サイリスクとそれと逆並列接続のダイオードとが一緒
に集積化された逆導通ＧＴＯサイリスクに関する。
）サイリスクとそれと逆並列接続のダイオードとが一緒
に集積化された逆導通ＧＴＯサイリスクに関する。
大電流容量のインバータ、コンバータ、チョッパ等の電
力変換装置に利用される逆導通ＧＴＯサイリスクは、例
えば第２図のような半導体基体の構造と容器の構造を有
する。すなわち、半導体基体には、９層１．ｎ層４をエ
ミツタ層、ｎ層２ｐ層３をベース層とするＧＴＯ部ＩＯ
と、０層２゜２層３および０層２に接するｎ゛層５らな
るダイオード部２０が集積されている。ＧＴＯ部１０と
ダイオード部２０の間には、電気的な分離を保つための
分離帯３０として分離溝６が形成されている。０７０部
のｐエミッタ層１に被着するＧＴＯアノード電極１１の
延長部はダイオード部のｎ°層５にも被着している。一
方、０７０部のｎエミツタ層４にはＧＴＯカソード電極
１２が被着し、ｐベース層３にはゲート電極１３が被着
し、またダイオード部の２層３にはダイオードアノード
電極１４が被着している。
力変換装置に利用される逆導通ＧＴＯサイリスクは、例
えば第２図のような半導体基体の構造と容器の構造を有
する。すなわち、半導体基体には、９層１．ｎ層４をエ
ミツタ層、ｎ層２ｐ層３をベース層とするＧＴＯ部ＩＯ
と、０層２゜２層３および０層２に接するｎ゛層５らな
るダイオード部２０が集積されている。ＧＴＯ部１０と
ダイオード部２０の間には、電気的な分離を保つための
分離帯３０として分離溝６が形成されている。０７０部
のｐエミッタ層１に被着するＧＴＯアノード電極１１の
延長部はダイオード部のｎ°層５にも被着している。一
方、０７０部のｎエミツタ層４にはＧＴＯカソード電極
１２が被着し、ｐベース層３にはゲート電極１３が被着
し、またダイオード部の２層３にはダイオードアノード
電極１４が被着している。
このような半導体基体は、アノードボスト２１゜カソー
ドボスト２２とそれらを可撓性のフランジ２３を介して
連結するセラミック側壁２４からなる容器に収容され、
ＧＴＯアノード電極１１にはアノードボスト２１が、Ｇ
ＴＯカソード電極１２およびダイオードアノード電極１
４にはＭｏなどからなる金属接触板２５を介してカソー
ドボスト２２が容器外からの力で圧接し、電気的に接続
されている。ゲート電極１３は連結されていて、中央部
にカソードボスト２２の凹部に絶縁して収容されたセン
ターゲート接触体２６がばね２７の力で圧接する。ゲー
ト接触体２６は内部ゲートリード２８により側壁２４を
貫通する外部ゲート端子２９に電気的に接続されている
。
ドボスト２２とそれらを可撓性のフランジ２３を介して
連結するセラミック側壁２４からなる容器に収容され、
ＧＴＯアノード電極１１にはアノードボスト２１が、Ｇ
ＴＯカソード電極１２およびダイオードアノード電極１
４にはＭｏなどからなる金属接触板２５を介してカソー
ドボスト２２が容器外からの力で圧接し、電気的に接続
されている。ゲート電極１３は連結されていて、中央部
にカソードボスト２２の凹部に絶縁して収容されたセン
ターゲート接触体２６がばね２７の力で圧接する。ゲー
ト接触体２６は内部ゲートリード２８により側壁２４を
貫通する外部ゲート端子２９に電気的に接続されている
。
このような構造の逆導通ＧＴＯサイリスタにおいては、
ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５の接触面
積が大きいほどダイオード部の順電圧が小さくなり、定
常損失も小さくなるので、接触面積が大きい方が望まし
い、しかし、金属接触板２５の大きさは、半導体基体の
外縁部にアノード・カソード間順耐圧を保持するために
保護用のゴムなどが塗布されることや、ケース構造の関
係から制約をうける。また、容器組立ての際にダイオー
ドアノード電極１４と金属接触板２５とは、最大０．５
Ｕ程度の位置ずれが生じる。
ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５の接触面
積が大きいほどダイオード部の順電圧が小さくなり、定
常損失も小さくなるので、接触面積が大きい方が望まし
い、しかし、金属接触板２５の大きさは、半導体基体の
外縁部にアノード・カソード間順耐圧を保持するために
保護用のゴムなどが塗布されることや、ケース構造の関
係から制約をうける。また、容器組立ての際にダイオー
ドアノード電極１４と金属接触板２５とは、最大０．５
Ｕ程度の位置ずれが生じる。
これらの条件下では、ダイオードアノード電極１４が金
属接触板２５より半導体基体外周側にはみ出ていれば、
容器組立時に金属接触Ｆｉ、２５の位置ずれがあっても
ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５との間の
接触面積が最も大きくなる。
属接触板２５より半導体基体外周側にはみ出ていれば、
容器組立時に金属接触Ｆｉ、２５の位置ずれがあっても
ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５との間の
接触面積が最も大きくなる。
以上の理由により、従来の逆導通ＧＴＯサイリスタでは
、ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５との位
置関係は、第２図のように、ダイオードアノード電極１
４の半導体基体外周側の部分が金属接触板２５よりはみ
出している。
、ダイオードアノード電極１４と金属接触板２５との位
置関係は、第２図のように、ダイオードアノード電極１
４の半導体基体外周側の部分が金属接触板２５よりはみ
出している。
逆導通ＧＴＯサイリスタのダイオード部分に定常の順電
流を流しておき、それまでかかっていた順電圧を急激に
逆電圧に切換えてダイオードを非導通にするとき、瞬時
、定常の逆電流より大きな逆電流が流れた後定常の逆電
流に安定する。これは、ダイオードが順方向で動作して
いるときには、多数の正孔がｎ型領域に注入されている
が、急にバイアスの方向が逆転すると、注入されてたま
っていた正孔を急速に消滅させないといけなくなり、逆
方向の大きな電流を流してしまうというダイオードの逆
回復特性である。しかし、定常時の順電流を大きくした
り、逆回復時の電流減少率−ｄｉ／ｄｔを大きくしてい
くと、逆回復電流が大きくなり、最終的にはダイオード
が破壊に到る。
流を流しておき、それまでかかっていた順電圧を急激に
逆電圧に切換えてダイオードを非導通にするとき、瞬時
、定常の逆電流より大きな逆電流が流れた後定常の逆電
流に安定する。これは、ダイオードが順方向で動作して
いるときには、多数の正孔がｎ型領域に注入されている
が、急にバイアスの方向が逆転すると、注入されてたま
っていた正孔を急速に消滅させないといけなくなり、逆
方向の大きな電流を流してしまうというダイオードの逆
回復特性である。しかし、定常時の順電流を大きくした
り、逆回復時の電流減少率−ｄｉ／ｄｔを大きくしてい
くと、逆回復電流が大きくなり、最終的にはダイオード
が破壊に到る。
本発明の目的は、ダイオード部の逆回復電流が大きくな
ってもダイオード部が破壊しにくい、すなわち、ダイオ
ード部の逆回復時の破壊耐量の大きい逆導通ＧＴＯサイ
リスタを提供することにある。
ってもダイオード部が破壊しにくい、すなわち、ダイオ
ード部の逆回復時の破壊耐量の大きい逆導通ＧＴＯサイ
リスタを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、第一導電型の
第一層、第二導電型の第二層、第一導電型の第三層およ
び第二導電型の第四層が順次隣接してなり、第三層にゲ
ートが設けられるＧＴＯサイリスタ部と、第二層および
第三層の延長部からなるダイオード部とを有し、ＧＴＯ
サイリスタ部の第四層とダイオード部の第三層にそれぞ
れ被着する電極に一つの電極板が共通に接触する逆導通
ＧＴＯサイリスタにおいて、電極板がダイオード部の第
三層に被着する電極の全域にわたって接触するものとす
る。あるいは第一導電型の第一層。
第一層、第二導電型の第二層、第一導電型の第三層およ
び第二導電型の第四層が順次隣接してなり、第三層にゲ
ートが設けられるＧＴＯサイリスタ部と、第二層および
第三層の延長部からなるダイオード部とを有し、ＧＴＯ
サイリスタ部の第四層とダイオード部の第三層にそれぞ
れ被着する電極に一つの電極板が共通に接触する逆導通
ＧＴＯサイリスタにおいて、電極板がダイオード部の第
三層に被着する電極の全域にわたって接触するものとす
る。あるいは第一導電型の第一層。
第二導電型の第二層、第一導電型の第三層および第二導
電型の第四層が順次隣接してなり、第三層にゲートが設
けられるＧＴＯサイリスク部と第二層および第三層の延
長部からなるダイオード部とを有し、ＧＴＯサイリスタ
部の第四層に被着する電極とダイオード部の第三層に被
着する電極にそれぞれ別個の電極板が接触する逆導通Ｇ
ＴＯサイリスクにおいて、ダイオード部の第三層に被着
する電極の全域にわたって電極板が被着するものとする
。
電型の第四層が順次隣接してなり、第三層にゲートが設
けられるＧＴＯサイリスク部と第二層および第三層の延
長部からなるダイオード部とを有し、ＧＴＯサイリスタ
部の第四層に被着する電極とダイオード部の第三層に被
着する電極にそれぞれ別個の電極板が接触する逆導通Ｇ
ＴＯサイリスクにおいて、ダイオード部の第三層に被着
する電極の全域にわたって電極板が被着するものとする
。
逆回復時の破壊のメカニズムとして以下のことが考えら
れる。
れる。
半導体基体と金属接触板（電極板）のみを示した第３図
において、ダイオードアノード電極１４の金属接触板２
５の接触していない部分の下に位置する半導体基体の外
周領域４０にダイオードの逆回復時に残った過剰キャリ
アが電極１４から金属接触板２５・＼掃き出されにくい
傾向があり、ダイオード部２０の他の部分はすでに回復
しているため、そこに電圧がかかることになり、結果的
にダイオード部外周領域４０にエネルギーが集中して破
壊するに到る。すなわち、ダイオードアノード電極１４
と金属接触板２５の間の横方向抵抗Ｒが電流の引き出し
を遅らせるものと考えられる。
において、ダイオードアノード電極１４の金属接触板２
５の接触していない部分の下に位置する半導体基体の外
周領域４０にダイオードの逆回復時に残った過剰キャリ
アが電極１４から金属接触板２５・＼掃き出されにくい
傾向があり、ダイオード部２０の他の部分はすでに回復
しているため、そこに電圧がかかることになり、結果的
にダイオード部外周領域４０にエネルギーが集中して破
壊するに到る。すなわち、ダイオードアノード電極１４
と金属接触板２５の間の横方向抵抗Ｒが電流の引き出し
を遅らせるものと考えられる。
ダイオードアノード電極１４の全域にわたって金属接触
板２５が接触すれば、この横方向抵抗Ｒがなくなるので
、ダイオードの逆回復時の過剰キャリアの引抜きがダイ
オード全域にわたって均一に行われ、その結果ダイオー
ド部の逆回復耐量が向上する。
板２５が接触すれば、この横方向抵抗Ｒがなくなるので
、ダイオードの逆回復時の過剰キャリアの引抜きがダイ
オード全域にわたって均一に行われ、その結果ダイオー
ド部の逆回復耐量が向上する。
第１図は本発明の一実施例における半導体基体と金属接
触板を示し、第２図、第３図と共通の部分には同一の符
号が付されている。この場合は、金属接触板（電極板）
２５の半導体基体外周側の部分がダイオードアノード電
極１４の周縁よりはみ出していてアノード電極１４の全
域に接触している。
触板を示し、第２図、第３図と共通の部分には同一の符
号が付されている。この場合は、金属接触板（電極板）
２５の半導体基体外周側の部分がダイオードアノード電
極１４の周縁よりはみ出していてアノード電極１４の全
域に接触している。
ダイオードアノード電極１４を小さくしすぎると、金属
接触板２５との接触面積を減少させ、順電圧を大きくす
るだけであるので、位置合わせ精度０．５鶴以内、金属
接触板２５の周縁より内側にダイオードアノード電極１
４の周縁があればよい。本実施例では、ダイオードアノ
ード電極１４の周縁を０．５ｍｍたけ、金属接触板２５
の周縁より内側にした。この逆導通ＧＴＯサイリスタで
は、ダイオードの逆回復耐量を定常の順電流一定の場合
に、従来構造の素子にくらべて電流減少率−ｄｉ／ｄｔ
で３０％向上させることができた。また、順電圧は従来
構造より数％高くなっただけであった。
接触板２５との接触面積を減少させ、順電圧を大きくす
るだけであるので、位置合わせ精度０．５鶴以内、金属
接触板２５の周縁より内側にダイオードアノード電極１
４の周縁があればよい。本実施例では、ダイオードアノ
ード電極１４の周縁を０．５ｍｍたけ、金属接触板２５
の周縁より内側にした。この逆導通ＧＴＯサイリスタで
は、ダイオードの逆回復耐量を定常の順電流一定の場合
に、従来構造の素子にくらべて電流減少率−ｄｉ／ｄｔ
で３０％向上させることができた。また、順電圧は従来
構造より数％高くなっただけであった。
第４図は本発明の別の実施例を示し、この場合はＧＴＯ
部１０のカソード電極１２に接触する金属接触板２５と
別にアノード部２０のアノード電極１４に接触する金属
接触板（電極板）３５を備えている。そして、二つの金
属接触板２５．３５の間隙においても、外周ゲート接触
体３６がゲート電極１３に接触しており、ターンオフ時
の電流引き抜きを容易にしている。この構造においては
、金属接触板３５はダイオードアノード電極１４の半導
体基体外周側および中心側の双方で位置合わせ精度０．
５ｆｉ以内だけはみ出しており、アノード電極１４の全
域に圧接することができる。この結果、第１図の実施例
と同様に従来構造の素子よりもすぐれた特性を示した。
部１０のカソード電極１２に接触する金属接触板２５と
別にアノード部２０のアノード電極１４に接触する金属
接触板（電極板）３５を備えている。そして、二つの金
属接触板２５．３５の間隙においても、外周ゲート接触
体３６がゲート電極１３に接触しており、ターンオフ時
の電流引き抜きを容易にしている。この構造においては
、金属接触板３５はダイオードアノード電極１４の半導
体基体外周側および中心側の双方で位置合わせ精度０．
５ｆｉ以内だけはみ出しており、アノード電極１４の全
域に圧接することができる。この結果、第１図の実施例
と同様に従来構造の素子よりもすぐれた特性を示した。
なお本発明は、上記の実施例と導電型を逆にし、ｎベー
スにゲートを設ける逆導通ＧＴＯサイリスクのダイオー
ドカソード電極とそれに接触する金属接触板との相対位
置についても同様に実施できる。
スにゲートを設ける逆導通ＧＴＯサイリスクのダイオー
ドカソード電極とそれに接触する金属接触板との相対位
置についても同様に実施できる。
本発明によれば、逆導通ＧＴＯサイリスタのゲート電極
側に設けられたダイオード部の電極の全域に、それと接
続される金属接触板を接触させることにより、ダイオー
ドの逆回復時に電極下部の外周部にキャリアが残存する
ことがなくなり、ダイオードの逆回復耐量を大幅に改善
することができた。
側に設けられたダイオード部の電極の全域に、それと接
続される金属接触板を接触させることにより、ダイオー
ドの逆回復時に電極下部の外周部にキャリアが残存する
ことがなくなり、ダイオードの逆回復耐量を大幅に改善
することができた。
第１図は本発明の一実施例の逆導通ＧＴＯサイリスクの
要部断面図、第２図は従来の逆導通ＧＴＯサイリスタの
容器を含めての要部断面図、第３図は従来の逆導通ＧＴ
Ｏサイリスタの要部断面図、第４図は本発明の別の実施
例の逆導通ＧＴＯサイリスタの要部断面図である。 ｌａｐミルエミッタ２：ｎベース層、３：ｐベース層、
４：ｎエミツタ層、１１：ＧＴＯアノード電極、Ｉ２：
ＧＴＯカソード電極、１３：ゲート電極、１４：ダイオ
ードアノード電極、２５．３５ ：金属接触板、１０
：ＧＴＯ部、２０；ダイオード部、３０：分離帯。
要部断面図、第２図は従来の逆導通ＧＴＯサイリスタの
容器を含めての要部断面図、第３図は従来の逆導通ＧＴ
Ｏサイリスタの要部断面図、第４図は本発明の別の実施
例の逆導通ＧＴＯサイリスタの要部断面図である。 ｌａｐミルエミッタ２：ｎベース層、３：ｐベース層、
４：ｎエミツタ層、１１：ＧＴＯアノード電極、Ｉ２：
ＧＴＯカソード電極、１３：ゲート電極、１４：ダイオ
ードアノード電極、２５．３５ ：金属接触板、１０
：ＧＴＯ部、２０；ダイオード部、３０：分離帯。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）第一導電型の第一層、第二導電型の第二層、第一導
電型の第三層および第二導電型の第四層が順次隣接して
なり、第三層にゲートが設けられるゲートターンオフサ
イリスタ部と第二層および第三層の延長部からなるダイ
オード部とを有し、ゲートターンオフサイリスタ部の第
四層とダイオード部の第三層にそれぞれ被着する電極に
一つの電極板が共通に接触するものにおいて、電極板が
ダイオード部の第三層に被着する電極の全域にわたって
接触することを特徴とする逆導通ゲートターンオフサイ
リスタ。 ２）第一導電型の第一層、第二導電型の第二層、第一導
電型の第三層および第二導電型の第四層が順次隣接して
なり、第三層にゲートが設けられるゲートターンオフサ
イリスタ部と第二層および第三層の延長部からなるダイ
オード部とを有し、ゲートターンオフサイリスタ部の第
四層に被着する電極とダイオード部の第三層に被着する
電極にそれぞれ別個の電極板が接触するものにおいて、
ダイオード部の第三層に被着する電極の全域にわたって
電極板が被着することを特徴とする逆導通ゲートターン
オフサイリスタ。 ３）ダイオード部の第三層に被着する電極に接触する電
極の周縁が前記電極より０．５ｍｍ以内、外側にはみ出
している請求項１あるいは２記載の逆導通ゲートターン
オフサイリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566890A JPH0491477A (ja) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | 逆導通ゲートターンオフサイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20566890A JPH0491477A (ja) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | 逆導通ゲートターンオフサイリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0491477A true JPH0491477A (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=16510716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20566890A Pending JPH0491477A (ja) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | 逆導通ゲートターンオフサイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0491477A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933871A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-23 | Toshiba Corp | 逆導通型半導体装置 |
-
1990
- 1990-08-02 JP JP20566890A patent/JPH0491477A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933871A (ja) * | 1982-08-20 | 1984-02-23 | Toshiba Corp | 逆導通型半導体装置 |
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