JPH0824256B2 - ゲート付ｐｎｐｎ半導体素子の駆動回路 - Google Patents
ゲート付ｐｎｐｎ半導体素子の駆動回路Info
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- JPH0824256B2 JPH0824256B2 JP31117888A JP31117888A JPH0824256B2 JP H0824256 B2 JPH0824256 B2 JP H0824256B2 JP 31117888 A JP31117888 A JP 31117888A JP 31117888 A JP31117888 A JP 31117888A JP H0824256 B2 JPH0824256 B2 JP H0824256B2
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- pnpn
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- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はゲート付pnpn素子を駆動するための回路に関
する。
する。
（従来の技術） 光コンピュータ、光交換あるいは光・電気集積回路の
分野に用いることができ光スイッチや光メモリー、ある
いは波長変換の機能を有するpnpn半導体素子が注目され
ている。pnpn半導体素子は２つのトランジスタが互いに
コレクターとベースを接合し合った素子と考えることが
できる。そのために、この素子は印加電圧が大きくなる
とトリガ（光あるいは電気）により発生した電流が基に
なりトランジスタの正帰還効果で、ON状態に移行する。
ON状態では内部にある３個のpn接合全てが順バイアス状
態となる。pnpn半導体素子をON状態からOFF状態へ戻す
ためには順バイアスとなっている３個のpn接合から、過
剰キャリアをす早く追い出すか、再結合させる必要があ
る。pnpn半導体素子から高速に過剰キャリアを追い出す
方法として、pnpn半導体素子にゲートを設け、そのゲー
トから過剰キャリアを追い出す方式が考えられており、
本発明の発明者らにより特開昭63−244929号公報により
解決されている。第２図にその従来知られているゲート
付pnpn半導体素子の駆動回路を示す。この駆動回路は、
pnpn半導体素子１のアノード電極４とカソード電極５の
間に負荷抵抗２と電源３とが直列に接続されたpnpn素子
１自体を動かす電源回路と、pnpn半導体素子１のアノー
ド電極４とゲート電極６との間に、金属−ｎ−GaAs接触
型のショットキーダイオード７のｎ−GaAs側をpnpn半導
体素子１のアノード電極４に、ショットキーダイオード
７の金属側をpnpn半導体素子１のゲート電極６に接続さ
れたゲート回路部とで構成されている。電源３によりpn
pn半導体素子１のアノード電極に正の電圧を印加し、増
加していくとpnpn半導体素子はON状態となる。そのとき
には、pnpn半導体素子１のゲート電極６とアノード電極
４との間に接続されたショットキーダイオード７には、
アノード電極４に接続されたｎ−GaAs側に正の電圧が印
加され、ショットキーダイオード７は逆バイアス状態と
なり、電流は流れない。これによりpnpn半導体素子１の
動作に影響を及ぼさない。次にpnpn半導体素子１をON状
態からOFF状態へ戻すために、電源３によりpnpn半導体
素子のアノード電極に負の電圧を印加する。そのときに
は、pnpn半導体素子１のゲート電極６とアノード電極４
との間に接続されたショットキーダイオードには、アノ
ード電極４に接続されたｎ−GaAs側に負の電圧が印加さ
れ、ショットキーダイオード７は順バイアス状態とな
り、pnpn半導体素子のゲート電極４は同素子のアノード
電極と短絡されることになる。それによってpnpn半導体
素子のp2領域に蓄積されていた正孔がpnpn半導体素子の
p1−n1−p2領域における内部電界によりゲート電極４を
通じて外部に流れ出す。それに伴い、pnpn半導体素子の
n1領域に蓄積されていた電子もpnpn半導体素子内部にお
ける電荷の中性条件を満足するために消滅して行く。そ
のためにpnpn半導体素子は、この回路により、ON状態か
らOFF状態への戻りがす早く行なわれることになる。
分野に用いることができ光スイッチや光メモリー、ある
いは波長変換の機能を有するpnpn半導体素子が注目され
ている。pnpn半導体素子は２つのトランジスタが互いに
コレクターとベースを接合し合った素子と考えることが
できる。そのために、この素子は印加電圧が大きくなる
とトリガ（光あるいは電気）により発生した電流が基に
なりトランジスタの正帰還効果で、ON状態に移行する。
ON状態では内部にある３個のpn接合全てが順バイアス状
態となる。pnpn半導体素子をON状態からOFF状態へ戻す
ためには順バイアスとなっている３個のpn接合から、過
剰キャリアをす早く追い出すか、再結合させる必要があ
る。pnpn半導体素子から高速に過剰キャリアを追い出す
方法として、pnpn半導体素子にゲートを設け、そのゲー
トから過剰キャリアを追い出す方式が考えられており、
本発明の発明者らにより特開昭63−244929号公報により
解決されている。第２図にその従来知られているゲート
付pnpn半導体素子の駆動回路を示す。この駆動回路は、
pnpn半導体素子１のアノード電極４とカソード電極５の
間に負荷抵抗２と電源３とが直列に接続されたpnpn素子
１自体を動かす電源回路と、pnpn半導体素子１のアノー
ド電極４とゲート電極６との間に、金属−ｎ−GaAs接触
型のショットキーダイオード７のｎ−GaAs側をpnpn半導
体素子１のアノード電極４に、ショットキーダイオード
７の金属側をpnpn半導体素子１のゲート電極６に接続さ
れたゲート回路部とで構成されている。電源３によりpn
pn半導体素子１のアノード電極に正の電圧を印加し、増
加していくとpnpn半導体素子はON状態となる。そのとき
には、pnpn半導体素子１のゲート電極６とアノード電極
４との間に接続されたショットキーダイオード７には、
アノード電極４に接続されたｎ−GaAs側に正の電圧が印
加され、ショットキーダイオード７は逆バイアス状態と
なり、電流は流れない。これによりpnpn半導体素子１の
動作に影響を及ぼさない。次にpnpn半導体素子１をON状
態からOFF状態へ戻すために、電源３によりpnpn半導体
素子のアノード電極に負の電圧を印加する。そのときに
は、pnpn半導体素子１のゲート電極６とアノード電極４
との間に接続されたショットキーダイオードには、アノ
ード電極４に接続されたｎ−GaAs側に負の電圧が印加さ
れ、ショットキーダイオード７は順バイアス状態とな
り、pnpn半導体素子のゲート電極４は同素子のアノード
電極と短絡されることになる。それによってpnpn半導体
素子のp2領域に蓄積されていた正孔がpnpn半導体素子の
p1−n1−p2領域における内部電界によりゲート電極４を
通じて外部に流れ出す。それに伴い、pnpn半導体素子の
n1領域に蓄積されていた電子もpnpn半導体素子内部にお
ける電荷の中性条件を満足するために消滅して行く。そ
のためにpnpn半導体素子は、この回路により、ON状態か
らOFF状態への戻りがす早く行なわれることになる。
（発明が解決しようとする問題点） 光コンピュータ、光交換あるいは光・電気集積回路の
分野に用いることができ光スイッチや光メモリー、ある
いは波長変換の機能を有するpnpn半導体素子は、例えば
ジー・ダブル・テーラら（G.W.Tayloretal.）によりア
プライド・フィジックス・レターズ（Apple.Phys.Let
t.）誌、第50（２）巻、1987年、第338頁〜第340頁に記
載されている。
分野に用いることができ光スイッチや光メモリー、ある
いは波長変換の機能を有するpnpn半導体素子は、例えば
ジー・ダブル・テーラら（G.W.Tayloretal.）によりア
プライド・フィジックス・レターズ（Apple.Phys.Let
t.）誌、第50（２）巻、1987年、第338頁〜第340頁に記
載されている。
この素子は印加電圧が大きくなるとトリガ光により発
生した電流が基になりトランジスタの正帰還効果で、ON
状態に移行する。ON状態では内部にある３個のpn接合全
てが順バイアス状態となる。そのときのpnpn素子のバン
ド構造は、半導体レーザ（LD）、発光ダイオード（LE
D）と同様となるために、ON状態でのpnpn半導体素子は
発光を生じる。
生した電流が基になりトランジスタの正帰還効果で、ON
状態に移行する。ON状態では内部にある３個のpn接合全
てが順バイアス状態となる。そのときのpnpn素子のバン
ド構造は、半導体レーザ（LD）、発光ダイオード（LE
D）と同様となるために、ON状態でのpnpn半導体素子は
発光を生じる。
このpnpn半導体素子はp1領域はｐ型Al0.4Ga0.6Asでn1
領域はｎ−GaAsで、p2領域はｐ−GaAs、n2領域はｎ−Al
0.4Ga0.6Asにより形成されている。この素子の光吸収と
発光はn1とp2領域で行なわれる。受光機能はこの層の禁
制帯波超よりも短い波長でなされ、発光は禁制帯波長程
度で生じるので、光アンプや波長変換素子として働かせ
ると常に入力光９よりも出力光10の波長が長波長側にシ
フトしていくことになる。また発光をLD光で発生される
場合には活性層は薄くする必要があり同一層を利用した
受光では受光効率（感度）が悪くなる様な発光・受光で
の特性のトレードオフを生じる問題がある。しかしこの
様な様子な問題に対して従来知られた駆動回路は、ON状
態からOFF状態へ戻すときには内部に蓄積されたキャリ
アを引き抜く効果により高速化する効果があるがOFF状
態からON状態へ移る場合には素子特性をカバーする効果
はなく特性改善効果は得られなかった。
領域はｎ−GaAsで、p2領域はｐ−GaAs、n2領域はｎ−Al
0.4Ga0.6Asにより形成されている。この素子の光吸収と
発光はn1とp2領域で行なわれる。受光機能はこの層の禁
制帯波超よりも短い波長でなされ、発光は禁制帯波長程
度で生じるので、光アンプや波長変換素子として働かせ
ると常に入力光９よりも出力光10の波長が長波長側にシ
フトしていくことになる。また発光をLD光で発生される
場合には活性層は薄くする必要があり同一層を利用した
受光では受光効率（感度）が悪くなる様な発光・受光で
の特性のトレードオフを生じる問題がある。しかしこの
様な様子な問題に対して従来知られた駆動回路は、ON状
態からOFF状態へ戻すときには内部に蓄積されたキャリ
アを引き抜く効果により高速化する効果があるがOFF状
態からON状態へ移る場合には素子特性をカバーする効果
はなく特性改善効果は得られなかった。
本発明の目的は従来のかかる問題点を解決し、ON状態
からOFF状態に高速に戻す効果を損なうことなく、pnpn
半導体のもつ発光と受光の間のトレードオフをカバーす
ることが可能な駆動回路を提供することにある。
からOFF状態に高速に戻す効果を損なうことなく、pnpn
半導体のもつ発光と受光の間のトレードオフをカバーす
ることが可能な駆動回路を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、pnpn接合を有し、ｎ型ベース領域、ｐ型ベ
ース領域いずれか、または両方にゲート電極が設けられ
たpnpn半導体素子を駆動するための回路において、整流
特性を有し光を受けると電力を発生する受光素子が該pn
pn素子のｐ型ゲート−アノード間にｐ型ゲートからアノ
ードに向かう電流のみが流れる整流極性方向に接続され
ているか、または、ｎ型ゲート−カソード間にカソード
からｎ型ゲートに向う電流のみが流れる整流極性方向に
接続され、かつ、該pnpn半導体素子のアノード−カソー
ド間に電源及び負荷抵抗が直列に接続されていることを
特徴とするゲート付pnpn半導体素子の駆動回路である。
ース領域いずれか、または両方にゲート電極が設けられ
たpnpn半導体素子を駆動するための回路において、整流
特性を有し光を受けると電力を発生する受光素子が該pn
pn素子のｐ型ゲート−アノード間にｐ型ゲートからアノ
ードに向かう電流のみが流れる整流極性方向に接続され
ているか、または、ｎ型ゲート−カソード間にカソード
からｎ型ゲートに向う電流のみが流れる整流極性方向に
接続され、かつ、該pnpn半導体素子のアノード−カソー
ド間に電源及び負荷抵抗が直列に接続されていることを
特徴とするゲート付pnpn半導体素子の駆動回路である。
（作用） 上記の手段によれば、ｐ型ゲート−アノード間、ある
いはｎ型ゲート−カソード間に接続された受光素子をpn
pn半導体素子がOFF状態からON状態となるときには入力
する光を受光することに利用し、キャリアをpnpn半導体
素子に注入することでpnpn半導体素子をON状態とするこ
とができる。従ってpnpn半導体素子の持っている発光特
性と受光特性のトレードオフをカバーすることが可能と
なる。
いはｎ型ゲート−カソード間に接続された受光素子をpn
pn半導体素子がOFF状態からON状態となるときには入力
する光を受光することに利用し、キャリアをpnpn半導体
素子に注入することでpnpn半導体素子をON状態とするこ
とができる。従ってpnpn半導体素子の持っている発光特
性と受光特性のトレードオフをカバーすることが可能と
なる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に
説明する。第１図は本発明の駆動回路を示す。この駆動
回路は、第２図でpnpn半導体素子１のアノード電極４と
ゲート電極６との間に接続されている金属−ｎ−GaAs接
触型のショットキーダイオード７の代わりに、ｐ−ｎ接
合を有するInGaAsフォトダイオード（吸収端1.62μｍ）
８をフォトダイオード８のｐ型タイプをpnpn半導体素子
１のゲート電極６側に、フォトダイオード８のｎ型タイ
プをpnpn半導体素子１のアノード側に接続し、それ以外
は第２図と同じ構成となっている。この駆動回路におい
てpnpn半導体素子１をON状態からOFF状態へ戻すときに
はpn接合フォトダイオードも整流特性を有するためにア
ノード側に負の電圧を印加するとフォトダイオードは順
バイアス状態となり内部のキャリアをpnpn半導体素子１
の外に引き出し、従来の駆動回路と同様な効果を有する
ことになる。更に、電源３によりpnpn半導体素子１のア
ノード電極に正の電圧を印加すると、フォトダイオード
８には逆バイアスが印加される。フォトダイオード８に
光が入射されない状態では電流が流れないために従来技
術と同様にpnpn半導体素子１にはなにも影響を及ぼさな
い。しかしフォトダイオードに入力光11が入射される
と、フォトダイオードから光吸収に伴う電流が流れる。
その結果ゲート電極６を通してp2領域にキャリアが注入
され、pnpn半導体素子１がON状態となり出力光10が発生
する。このときフォトダイオード８は吸収端が1.62μｍ
であり、吸収端よりも短波長の光を受光可能であり、pn
pn半導体素子の発光は0.87μｍで生ずることから入力光
11よりも出力光10の波長が常に長波長側となる問題は解
決でき、波長変換も可能となる。更に、受光はフォトダ
イオード８で行なっているためにpnpn半導体素子１は受
光特性は考慮せず発光特性のみを最適化が可能となり、
発光と受光のトレードオフの問題の問題も解決すること
が可能となる。尚本実施例ではInGaAsフォトダイオード
を用いたが特に限定するものではない。
説明する。第１図は本発明の駆動回路を示す。この駆動
回路は、第２図でpnpn半導体素子１のアノード電極４と
ゲート電極６との間に接続されている金属−ｎ−GaAs接
触型のショットキーダイオード７の代わりに、ｐ−ｎ接
合を有するInGaAsフォトダイオード（吸収端1.62μｍ）
８をフォトダイオード８のｐ型タイプをpnpn半導体素子
１のゲート電極６側に、フォトダイオード８のｎ型タイ
プをpnpn半導体素子１のアノード側に接続し、それ以外
は第２図と同じ構成となっている。この駆動回路におい
てpnpn半導体素子１をON状態からOFF状態へ戻すときに
はpn接合フォトダイオードも整流特性を有するためにア
ノード側に負の電圧を印加するとフォトダイオードは順
バイアス状態となり内部のキャリアをpnpn半導体素子１
の外に引き出し、従来の駆動回路と同様な効果を有する
ことになる。更に、電源３によりpnpn半導体素子１のア
ノード電極に正の電圧を印加すると、フォトダイオード
８には逆バイアスが印加される。フォトダイオード８に
光が入射されない状態では電流が流れないために従来技
術と同様にpnpn半導体素子１にはなにも影響を及ぼさな
い。しかしフォトダイオードに入力光11が入射される
と、フォトダイオードから光吸収に伴う電流が流れる。
その結果ゲート電極６を通してp2領域にキャリアが注入
され、pnpn半導体素子１がON状態となり出力光10が発生
する。このときフォトダイオード８は吸収端が1.62μｍ
であり、吸収端よりも短波長の光を受光可能であり、pn
pn半導体素子の発光は0.87μｍで生ずることから入力光
11よりも出力光10の波長が常に長波長側となる問題は解
決でき、波長変換も可能となる。更に、受光はフォトダ
イオード８で行なっているためにpnpn半導体素子１は受
光特性は考慮せず発光特性のみを最適化が可能となり、
発光と受光のトレードオフの問題の問題も解決すること
が可能となる。尚本実施例ではInGaAsフォトダイオード
を用いたが特に限定するものではない。
更に、ｐ型ゲート−アノード間にフォトダイオード接
続した例を用いて説明したがｎ型ゲート−カソード間に
接続した場合も有効であり、上記を同時に接続しても有
効であり、更に各々の波長を変えることにより複数の波
長変換効果も有することが可能となる。
続した例を用いて説明したがｎ型ゲート−カソード間に
接続した場合も有効であり、上記を同時に接続しても有
効であり、更に各々の波長を変えることにより複数の波
長変換効果も有することが可能となる。
（発明の効果） 以上詳細に述べた通り、本発明によれば、従来の回路
の効果を損なうことなく更にpnpn半導体素子の発光と受
光のトレードオフの問題を解決できる効果を有する。
の効果を損なうことなく更にpnpn半導体素子の発光と受
光のトレードオフの問題を解決できる効果を有する。
第１図は本発明の一実施例を示す駆動回路を示す図、第
２図は従来知られている駆動回路を示す図である。 １……pnpn半導体素子、２……負荷抵抗、３……電源、
４……アノード電極、５……カソード電極、６……ゲー
ト電極、７……ショットキーダイオード、８……フォト
ダイオード。
２図は従来知られている駆動回路を示す図である。 １……pnpn半導体素子、２……負荷抵抗、３……電源、
４……アノード電極、５……カソード電極、６……ゲー
ト電極、７……ショットキーダイオード、８……フォト
ダイオード。
Claims (1)
- 【請求項１】pnpn接合を有し、ｎ型ベース領域、ｐ型ベ
ース領域のいずれか、または両方にゲート電極が設けら
れたpnpn半導体素子を駆動するための回路において、整
流特性を有し光を受けると電力を発生する受光素子が該
pnpn素子のｐ型ゲート・アノード間にｐ型ゲートからア
ノードに向かう電流のみが流れる整流極性方向に接続さ
れているか、または、ｎ型ゲート・カソード間にカソー
ドからｎ型ゲートに向かう電流のみが流れる整流極性方
向に接続され、かつ、該pnpn半導体素子のアノード・カ
ソード間に電源及び負荷抵抗が直列に接続されているこ
とを特徴とするゲート付pnpn半導体素子の駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31117888A JPH0824256B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | ゲート付ｐｎｐｎ半導体素子の駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31117888A JPH0824256B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | ゲート付ｐｎｐｎ半導体素子の駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156231A JPH02156231A (ja) | 1990-06-15 |
| JPH0824256B2 true JPH0824256B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=18014026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31117888A Expired - Lifetime JPH0824256B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | ゲート付ｐｎｐｎ半導体素子の駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824256B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7741539B2 (ja) * | 2021-08-10 | 2025-09-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 半導体素子および半導体素子の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP31117888A patent/JPH0824256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02156231A (ja) | 1990-06-15 |
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