JPH10327059A - Driving method and driving circuit for electrostatic induction transistor - Google Patents

Driving method and driving circuit for electrostatic induction transistor

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JPH10327059A
JPH10327059A JP9133195A JP13319597A JPH10327059A JP H10327059 A JPH10327059 A JP H10327059A JP 9133195 A JP9133195 A JP 9133195A JP 13319597 A JP13319597 A JP 13319597A JP H10327059 A JPH10327059 A JP H10327059A
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induction transistor
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Takayuki Iwasaki
貴之 岩崎
Toshiyuki Ono
俊之 大野
Tsutomu Yao
勉 八尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To drive a static induction transistor(SIT) at a low ON voltage and with a small switching loss by applying the forward bias voltage of a value smaller than the value of the built-in voltage of a pn junction composed of a gate area and a drift area between a gate and a source at the time of conducting the SIT in a forward direction. SOLUTION: By adding a forward bias between the gate and the source, since the width of a depletion layer generated in the junction of a first conductive drift area and a second conductive gate area is narrowed, a conducting area is widened and the ON voltage at the time of forward direction conducting is reduced. Also, in the range of the time 11-20 μsec, the gate voltage VG is set to the value larger than 0 V and smaller than the built-in voltage. For instance, since the built-in voltage is 2.7 V, the voltage VG is set to 2.5 V. At the time, the SIT maintains an ON state. Then, since a part between a gate electrode and a source electrode is biased in the forward direction, the ON voltage is lowered.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置など
に用いられる静電誘導トランジスタの駆動方法及び駆動
回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a circuit for driving an electrostatic induction transistor used in a power converter or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力変換装置の大電力化かつ高周波化の
要求にともなって、可制御電流が大きいだけでなく、低
損失で、かつ高速に動作する半導体スイッチング素子の
開発が望まれている。このような要求に応える方法とし
て、以下に示す二つの方法がある。
2. Description of the Related Art With the demand for higher power and higher frequency of power converters, it has been desired to develop a semiconductor switching element which not only has a large controllable current but also operates at high speed with low loss. There are the following two methods to meet such demands.

【0003】一つは今日最も多用されているシリコンを
素子材料に使い、素子構造や動作原理の組み合わせを見
直して、既存素子の一層の高性能化を図る方法である。
この方法には高度に確立した製造技術と多くの知見を活
用できることから、素子性能の向上が容易である反面、
性能がシリコンの持つ物理的理論限界で制限を受け、素
子性能の大幅な向上は望めないという課題がある。
One method is to use silicon, which is most frequently used today, as an element material, review the combination of the element structure and the operating principle, and further improve the performance of existing elements.
Since this method can utilize highly established manufacturing technology and a lot of knowledge, it is easy to improve device performance,
There is a problem that the performance is limited by the physical theoretical limit of silicon, and a significant improvement in device performance cannot be expected.

【0004】もう一つは、素子の原材料から見直して、
シリコンの限界をはるかに越えた、高性能なパワー半導
体素子を実現する方法がある。例えば、炭化けい素(以
下SiCと記す)を用いた場合、素子性能がシリコンを
用いた素子の10倍以上になることが、文献:IEEE Ele
ctron Device Letters, Vol. 10, No. 10, pp. 455(198
9)に示されている。このように、SiCを利用すること
で、優れた素子性能のデバイスが実現できる理由は、ア
バランシェ降伏電界が大きいことにある。例えば、Si
Cはアバランシェ降伏電界がシリコンの約10倍と大き
く、素子のドリフト層の電気抵抗を約2桁小さくできる
ことが、文献: IEEE Transaction ofElectron Device
s, Vol. 40, No. 3, p. 645 (1993) に示されている。
そのため、素子がオン状態の時に発生する電力損失を小
さくできるとして、大きな期待がもたれている。
The other is to review the raw materials of the device,
There is a method for realizing a high-performance power semiconductor device far beyond the limit of silicon. For example, when silicon carbide (hereinafter, referred to as SiC) is used, the performance of the device is more than 10 times that of a device using silicon.
ctron Device Letters, Vol. 10, No. 10, pp. 455 (198
It is shown in 9). The reason why a device having excellent element performance can be realized by using SiC is that the avalanche breakdown electric field is large. For example, Si
C has an avalanche breakdown field as large as about 10 times that of silicon and can reduce the electric resistance of the drift layer of the element by about two orders of magnitude, according to the literature: IEEE Transaction of Electron Device.
s, Vol. 40, No. 3, p. 645 (1993).
For this reason, great expectations are placed on reducing the power loss that occurs when the element is in the ON state.

【0005】SiCを用いて次世代のパワー半導体素子
を目指すには、ユニポーラ型であることが望ましい。高
速,低損失かつ電圧制御という三つの基本要件を全て満
たす大容量デバイスの実現が期待できるからである。
In order to aim for a next-generation power semiconductor device using SiC, a unipolar type is desirable. This is because a large-capacity device that satisfies all three basic requirements of high speed, low loss, and voltage control can be expected.

【0006】MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)は代表的なユニポーラ型スイッチ
ング素子であるが、近年、SiCを用いたMOSFETの問題
点が明らかになってきた。イオン注入によりpベース領
域を形成するDMOS(Double Diffusion MOS)構
造では反転層の電子移動度が小さく、ドリフト層の低抵
抗を生かすことができないことが文献:Trans. Second
InternationalHigh Temperature Electronics Conferen
ce, pp. XI-3, June(1994)に示されている。また、ト
レンチMOS構造では、トレンチSiO2 膜の絶縁耐力
不足のため、SiCがアバランシェ降伏する以前に、酸
化膜で絶縁破壊を起こす。よって、SiCと酸化膜界面
の電界が酸化膜の臨界電界を超えないようにするため
に、ドリフト層を厚くする必要があり、オン抵抗が著し
く増大することが文献:Proc.ISPSD96, pp. 119-122,
May, (1996)に示されている。
A MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field)
Effect Transistor) is a typical unipolar switching element. In recent years, however, problems with MOSFETs using SiC have become apparent. In a DMOS (Double Diffusion MOS) structure in which a p-base region is formed by ion implantation, the electron mobility of the inversion layer is small and the low resistance of the drift layer cannot be utilized.
InternationalHigh Temperature Electronics Conferen
ce, pp. XI-3, June (1994). Further, in the trench MOS structure, dielectric breakdown occurs in the oxide film before SiC avalanche breakdown due to insufficient dielectric strength of the trench SiO 2 film. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the drift layer in order to prevent the electric field at the interface between SiC and the oxide film from exceeding the critical electric field of the oxide film. ISPSD96, pp. 119-122,
May, (1996).

【0007】他のユニポーラ型スイッチング素子として
は、静電誘導トランジスタ(以下SIT(Static Induct
ion Transistorの略称)と略記する)がある。SITは
接合型FETの一種なので、上述したような酸化膜界面
の移動度、および酸化膜の絶縁耐力の問題を回避でき
る。
As another unipolar switching element, a static induction transistor (hereinafter referred to as SIT) is used.
ion Transistor). Since the SIT is a kind of the junction type FET, the problems of the mobility at the oxide film interface and the dielectric strength of the oxide film as described above can be avoided.

【0008】以下、SITの構造の概要と動作の要点を
図2を参照して説明する。図2に示すSITが作り込ま
れる半導体基板10は、例えばn型の高不純物濃度のド
レイン領域11上面にドリフト領域12としてドレイン
領域11より低不純物濃度のエピタキシャル層を同じn
型で成長させたもので、ドリフト領域12の表面からp
型のゲート領域13を図示のように1対のやや深い島状
に形成し、p型のゲート領域13の相互間のドリフト領
域12の表面部にn型のソース領域14を高不純物濃度
で形成し、ドレイン電極25を介してドレイン領域11
からドレイン端子D,ゲート電極26を介してゲート領
域13からゲート端子G,電極27を介してソース領域
14からソース端子Sを導出してなる。このSITは、
オフ状態ではゲート・ソース間に逆バイアスを加えるこ
とにより、ドリフト領域12とゲート領域13の間のp
n接合から空乏層は主にドリフト領域12に伸びる。よ
って、ゲート領域13と隣接する他のゲート領域13の
間のソース・ドレイン間の電流が流れるチャネルと呼ば
れる領域に、電子に対するポテンシャル障壁が生じ、ソ
ース・ドレイン間電圧をブロッキングすることができ
る。
Hereinafter, the outline of the structure of the SIT and the main points of the operation will be described with reference to FIG. In the semiconductor substrate 10 in which the SIT shown in FIG. 2 is formed, for example, an epitaxial layer having a lower impurity concentration than the drain region 11 is formed as a drift region 12 on the upper surface of the n-type high impurity concentration drain region 11.
From the surface of the drift region 12
As shown in the figure, a pair of slightly deep island-shaped gate regions 13 are formed, and an n-type source region 14 is formed at a high impurity concentration on the surface of the drift region 12 between the p-type gate regions 13. And drain region 11 via drain electrode 25.
, A drain terminal D, a gate terminal G via the gate electrode 26, a gate terminal G from the gate region 13, and a source terminal S via the electrode 27 from the source region 14. This SIT is
In the off state, by applying a reverse bias between the gate and the source, the voltage between the drift region 12 and the gate region 13 is reduced.
The depletion layer mainly extends from the n-junction to the drift region 12. Therefore, a potential barrier for electrons is generated in a region called a channel in which a current flows between a source and a drain between the gate region 13 and another adjacent gate region 13, and a source-drain voltage can be blocked.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】SiCのSITを作製
する場合、高ブロッキングゲインを得るためには、Si
のSITよりもゲートを微細に作り込む必要がある。そ
の理由として次の二つのことが考えられる。一つは、S
iCの場合、熱拡散によるドーパントのドライブインが
困難なので、深いゲート層を形成することができないこ
とである。もう一つは、ドリフト層の不純物濃度が高い
ため、空乏層チャネル領域でピンチしにくいことであ
る。
In order to obtain a high blocking gain when producing an SIT of SiC, it is necessary to use a SiC SIT.
The gate needs to be made finer than the SIT. There are two possible reasons for this. One is S
In the case of iC, since it is difficult to drive in the dopant by thermal diffusion, a deep gate layer cannot be formed. Another is that since the impurity concentration of the drift layer is high, it is difficult to pinch in the depletion layer channel region.

【0010】このようにSiCのSITの場合、ドリフ
ト層の抵抗を低減できる反面、ゲートの微細化が必要で
あるため、SiCを用いたにも関わらずオン抵抗が上昇
するという問題がある。
As described above, in the case of SIT of SiC, the resistance of the drift layer can be reduced, but on the other hand, there is a problem that the on-resistance is increased in spite of using SiC because the gate needs to be miniaturized.

【0011】ゲートが微細化された従来のSITのオン
抵抗を低減する手段として、SITのゲートに順バイア
スを加えて、オン電圧を低減するという手法が提案され
[文献:IEDM Tech. Dig., pp. 676, (1978)]、バイポ
ーラモードSIT(以下、BSITと記す)と呼ばれて
いる。BSITではゲートに順バイアスを加え、ゲート
領域からドリフト領域に少数キャリアであるホールを注
入することで、伝導度変調により、ドリフト領域12の
抵抗を低減する。
As a means for reducing the on-resistance of a conventional SIT having a miniaturized gate, a method of reducing the on-voltage by applying a forward bias to the SIT gate has been proposed [Reference: IEDM Tech. Dig., pp. 676, (1978)], and is referred to as a bipolar mode SIT (hereinafter, referred to as BSIT). In BSIT, a forward bias is applied to the gate, and holes serving as minority carriers are injected from the gate region into the drift region, so that the resistance of the drift region 12 is reduced by conductivity modulation.

【0012】SITが電圧駆動型であるのに対して、B
SITは電流駆動型となるため、駆動電力が大きくな
る。また、ターンオフの際に、少数キャリアの蓄積のた
めに、ターンオフ時間やターンオフ損失が増加するとい
う問題がある。
[0012] While the SIT is of the voltage driven type,
Since the SIT is of a current drive type, the drive power is large. Further, at the time of turn-off, there is a problem that turn-off time and turn-off loss increase due to accumulation of minority carriers.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明では、SITの順方向導通時に、ゲート領域
とドリフト領域からなるpn接合のビルトイン電圧の値
よりも小さな値の順バイアス電圧をゲート・ソース間に
印加する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a forward bias voltage having a value smaller than a value of a built-in voltage of a pn junction formed by a gate region and a drift region during forward conduction of an SIT. Is applied between the gate and the source.

【0014】ゲート・ソース間に順バイアスを加えるこ
とにより、第一導電型ドリフト領域と第二導電型ゲート
領域との接合に生ずる空乏層の幅が狭くなるため導通面
積が広くなり、順方向導通時のオン電圧を低減すること
ができる。また、このゲート順バイアスをビルトイン電
圧よりも小さくすることで、ゲート領域からドレイン領
域へ少数キャリアは注入されず、ゲート・ソース間には
空乏層の容量分の電流しか流れないため、駆動電力を低
く抑えられる。さらに、SIT内に少数キャリアが蓄積
されないので、ターンオフ時間やターンオフ損失が増大
しない。すなわち、ユニポーラ素子の特質である高速ス
イッチング性能が失われることがない。
By applying a forward bias between the gate and the source, the width of the depletion layer formed at the junction between the first conductivity type drift region and the second conductivity type gate region is reduced, so that the conduction area is increased, and the forward conduction is increased. ON voltage at the time can be reduced. Further, by making the gate forward bias smaller than the built-in voltage, minority carriers are not injected from the gate region to the drain region, and only a current corresponding to the capacity of the depletion layer flows between the gate and the source. Can be kept low. Further, since no minority carriers are accumulated in the SIT, the turn-off time and the turn-off loss do not increase. That is, the high-speed switching performance which is a characteristic of the unipolar element is not lost.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例であるS
iC−SITのゲート駆動方法を示す。SITの接合構造
は図2の従来例と同様であるが、半導体材料として単結
晶SiCが用いられている。本実施例のSITは、10
V以上の大きさのゲート逆バイアス電圧が与えられると
きに、900V級の耐圧を有する。さらに、本SITに
おいて、ゲート電極とソース電極の間のビルトイン電圧
すなわちゲート領域とドリフト領域の間のpn接合のビ
ルトイン電圧は約2.7V である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
The method for driving the gate of the iC-SIT is shown. The junction structure of the SIT is the same as that of the conventional example shown in FIG. 2, but single crystal SiC is used as a semiconductor material. The SIT of this embodiment is 10
When a gate reverse bias voltage of V or more is applied, it has a withstand voltage of 900V class. Further, in the present SIT, the built-in voltage between the gate electrode and the source electrode, that is, the built-in voltage of the pn junction between the gate region and the drift region is about 2.7V.

【0016】図1に示すように、ドレイン電極が主電源
の一端に接続されるとともに、ソース電極が同じ主電源
の他端に接続される。ゲート電極及びソース電極はゲー
ト駆動回路に接続され、これらの電極間にゲート電圧V
G が与えられる。ゲート電極とソース電極の間は、VG
が正の値の場合には順方向にバイアスされ、VG が負の
値の場合には逆方向にバイアスされる。
As shown in FIG. 1, a drain electrode is connected to one end of a main power supply, and a source electrode is connected to the other end of the same main power supply. The gate electrode and the source electrode are connected to a gate drive circuit, and a gate voltage V is applied between these electrodes.
G is given. V G between the gate electrode and the source electrode
There is forward biased to a positive value, V G is the case of negative values are reverse biased.

【0017】本実施例においては、時刻が0〜10μse
c の範囲ではVG を−20Vとして、SITをオフ状態
にしている。このとき、SITは、その耐圧に等しい9
00Vまでの主電源電圧を阻止することができる。次
に、時刻10〜11μsec の範囲では、VG を−20V
から2.5V まで変化させる。ゲート電極とソース電極
の間のバイアス方向が逆バイアスから順バイアスへ変わ
るので、SITはターンオンする。次に、時刻11〜2
0μsec の範囲では、VG が0Vよりも大きくかつビル
トイン電圧よりも小さな値に設定される。本実施例で
は、ビルトイン電圧が2.7V であるため、VG は2.
5V に設定されている。このとき、SITはオン状態
を維持する。そして、ゲート電極とソース電極の間が順
方向にバイアスされているため、後述する理由によりオ
ン電圧が低くなる。次に、時刻20〜21μsec の範囲
では、VG を2.5V から−20Vまで変化させる。ゲ
ート電極とソース電極の間のバイアス方向が順バイアス
から逆バイアスへ変わるので、SITはターンオフす
る。このとき、ターンオフ前のオン状態においてVG
大きさがビルトイン電圧よりも小さいので、SITの内
部において、ゲート領域からドリフト領域へ少数キャリ
アがほとんど注入されない。このため、SITのターン
オフ時間やターンオフ損失が低減する。時刻21μsec
以降は、上記のようなVG の変化が繰り返される。
In this embodiment, the time is 0 to 10 μs
As -20V and V G in the range of c, it has a SIT off. At this time, SIT is equal to the withstand voltage of 9
Main power supply voltage up to 00V can be blocked. Next, in the range of time 10~11μsec, -20V and V G
To 2.5V. Since the bias direction between the gate electrode and the source electrode changes from reverse bias to forward bias, SIT turns on. Next, at times 11 and 2
The range of 0μsec, V G is set to a value smaller than the larger and the built-in voltage than 0V. In this embodiment, since the built-in voltage is 2.7V, V G is 2.
It is set to 5V. At this time, the SIT maintains the ON state. Further, since the area between the gate electrode and the source electrode is biased in the forward direction, the on-state voltage is reduced for a reason described later. Next, in the time range 20~21Myusec, varying the V G from 2.5V to -20 V. The SIT is turned off because the bias direction between the gate electrode and the source electrode changes from forward bias to reverse bias. At this time, the magnitude of V G at the turn-off before the on state is less than the built-in voltage, the internal SIT, is hardly injected minority carriers from the gate region into the drift region. Therefore, the turn-off time and the turn-off loss of the SIT are reduced. Time 21μsec
Thereafter, it changes in such V G as described above is repeated.

【0018】図3は、上記の実施例における順方向バイ
アス時のゲート電圧VG と、電流密度JFが400A/
cm2 でのオン電圧Von及びターンオフ損失Errとの関係
を示す。VG の範囲が0Vから2.7V までは、VG
増加に伴い、オン電圧Vonは1.2Vから0.5Vへ急激
に低下する。しかし、VG が2.7Vから5.0Vまでは
ほとんど違いが見られず、飽和特性を示す。一方、ター
ンオフ損失Errについては、VG が2.7V付近から急
激に増加する。
[0018] Figure 3, the gate voltage V G at the time of forward bias in the above embodiment, the current density JF 400A /
The relationship between the ON voltage V on in cm 2 and the turn-off loss Err is shown. Range of V G is from 0V to 2.7V is with increasing V G, the ON voltage V on is suddenly lowered from 1.2V to 0.5V. However, V G is not observed little difference from 2.7V to 5.0V, indicating the saturation characteristics. On the other hand, the turn-off loss E rr, V G is rapidly increased from the vicinity of 2.7V.

【0019】VG の増加に伴い、オン電圧が低下する理
由について説明する。図1の実施例において、ビルトイ
ン電圧は約2.7V であることから、VG が0〜2.7
V ではゲート領域からドリフト領域への少数キャリア
の注入はほとんど起こらない。すなわち、伝導度変調は
オン電圧低下の要因とはなり難い。本発明者の検討結果
によれば、オン電圧低下の要因は、図1のSITのチャ
ネル部X−X′においてゲート領域から広がる空乏層が
G によって狭くなり、チャネル部のポテンシャル障壁
が低下して導通面積が広がることである。以下、本発明
者の検討結果を詳述する。
[0019] With the increase in V G, described why the on-voltage drops. 1 embodiment, since the built-in voltage is about 2.7V, V G is 0 to 2.7
At V, the injection of minority carriers from the gate region to the drift region hardly occurs. That is, the conductivity modulation hardly causes a decrease in the ON voltage. According to the inventor's study results, factor on the voltage drop, the depletion layer spreading from the gate region is narrowed by V G, it decreases the potential barrier of the channel portion in the SIT channel portion X-X 'in FIG. 1 And the conduction area increases. Hereinafter, the results of the study by the present inventors will be described in detail.

【0020】図4は、図1のチャネル部X−X′方向に
沿った電子に対するポテンシャル障壁の分布を示す。比
較のために、図2のSi(シリコン)−SITの場合に
ついてもポテンシャル障壁の分布を示す。なお、VG
0Vすなわちノンバイアス状態である。
FIG. 4 shows the distribution of potential barriers for electrons along the channel section XX 'of FIG. For comparison, the potential barrier distribution is also shown for the case of Si (silicon) -SIT in FIG. Incidentally, V G is 0V i.e. non-bias state.

【0021】図4において、Si及びSiCの場合のビ
ルトイン電圧は、それぞれ約0.7V及び約2.7V で
ある。よって、シリコンに比べて、SiCのポテンシャ
ル障壁は約4倍高いことになる。またビルトイン電圧と
ノンバイアス状態での空乏層幅Wの関係は式(1)で表
すことができる。
In FIG. 4, the built-in voltages for Si and SiC are about 0.7 V and about 2.7 V, respectively. Therefore, the potential barrier of SiC is about four times higher than that of silicon. Further, the relationship between the built-in voltage and the depletion layer width W in the non-bias state can be expressed by equation (1).

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】ここで、εは誘電率、Vbiはビルトイン電
圧、qは電子の単位電荷量、Nd はドリフト領域の不純
物濃度である。SiCのビルトイン電圧はシリコンの約
4倍となることから、εとNd が同じ場合、SiCの空
乏層はシリコンより約2倍広いことになる。ゲート電極
とソース電極間を順方向にバイアスすることは、このよ
うな広い空乏層を狭めることにより、ポテンシャル障壁
を低下させ導通面積を広げることに相当する。
Here, ε is a dielectric constant, V bi is a built-in voltage, q is a unit charge of electrons, and N d is an impurity concentration of the drift region. Since the built-in voltage of SiC is about four times that of silicon, the depletion layer of SiC is about twice as wide as silicon when ε and Nd are the same. Biasing the gate electrode and the source electrode in the forward direction is equivalent to reducing the potential barrier and increasing the conduction area by narrowing such a wide depletion layer.

【0024】図4より明らかなように、シリコンではノ
ンバイアス状態でのポテンシャル障壁がもともと低いた
め、ゲート電極とソース電極間を順方向にバイアスして
ポテンシャル障壁を下げてもその効果は小さい。一方、
SiCではノンバイアス状態でもポテンシャル障壁が高
いので、ポテンシャル障壁を下げて、導通面積を増やす
ことの効果が大きい。
As is clear from FIG. 4, since the potential barrier in the non-bias state is originally low in silicon, the effect is small even if the potential barrier is lowered by forward biasing between the gate electrode and the source electrode. on the other hand,
In SiC, since the potential barrier is high even in a non-bias state, the effect of reducing the potential barrier and increasing the conductive area is significant.

【0025】他方、図3において、VG が2.7V 付近
からターンオフ損失が急激に増加する理由は次のとおり
である。VG がビルトイン電圧を越えると、ドリフト領
域にゲート領域から少数キャリアであるホールが注入さ
れる。このホールがターンオフ時に残留キャリアとなる
ため、Errが増える。
[0025] On the other hand, in FIG. 3, the reason for V G is the turn-off loss from the vicinity of 2.7V sharply increases is as follows. When V G exceeds built-in voltage, the holes that are minority carriers are injected from the gate region to the drift region. Since this hole becomes a residual carrier at the time of turn-off, Err increases.

【0026】上述したように、図1の実施例において
は、ターンオフ前のオン状態において、ゲート電極とソ
ース電極の間を順方向にバイアスするようなゲート電圧
G を与え、さらにVG の値を0Vよりも大きくかつビ
ルトイン電圧よりも小さくすることにより、SITのオ
ン電圧をノンバイアス状態よりも低減できることに、タ
ーンオフスイッチング時に発生する損失も低減できる。
[0026] As described above, in the embodiment of FIG. 1, the turn-off before the on-state, provides a gate voltage V G so as to bias between the gate electrode and the source electrode in the forward direction, the value of the further V G Is larger than 0 V and smaller than the built-in voltage, the ON voltage of the SIT can be reduced from the non-bias state, and the loss generated during turn-off switching can be reduced.

【0027】図5は、ビルトイン電圧Vbiと、ゲート電
極とソース電極の間を順方向にバイアスするようにゲー
ト電圧VG を与えるときのオン電圧の減少幅ΔVF の関
係を示す。ここで、ΔVF はノンバイアス状態のオン電
圧とゲート順バイアス状態のオン電圧の差である。VG
の値はVbiの90%に設定されている。また、SITの
接合構造は図2と同様であり、ゲート深さXj は2μ
m、チャネル幅Wchは1.0μm 、ドリフト領域厚さL
n は8μm、ドリフト領域の不純物濃度Nd は1.53
×1016/cm3 である。Vbiが2.0Vまでは、ゲート
順バイアスの効果は僅かである。一方、Vbiが2.0V
程度を越えると、オン電圧の低減幅ΔVFが大きくな
る。
[0027] Figure 5 illustrates a built-in voltage V bi, the relationship between the decrease width [Delta] V F of the on-voltage when providing the gate voltage V G to bias between the gate electrode and the source electrode in the forward direction. Here, ΔV F is the difference between the ON voltage in the non-bias state and the ON voltage in the gate forward bias state. V G
Is set to 90% of V bi . The junction structure of the SIT is the same as that of FIG. 2, and the gate depth X j is 2 μm.
m, channel width W ch is 1.0 μm, drift region thickness L
n is 8 μm, and the impurity concentration N d of the drift region is 1.53.
× 10 16 / cm 3 . Up to V bi of 2.0 V, the effect of the gate forward bias is small. On the other hand, V bi is 2.0V
Beyond this level, the reduction width ΔV F of the ON voltage increases.

【0028】図5において、Vbiが2.0V を越えるS
ITでゲート順バイアスがオン電圧の低減に有効な理由
について、図6〜図8により説明する。なお、各図にお
いて、SITの接合構造は、図5と同様である。
In FIG. 5, V bi exceeds 2.0 V.
The reason why the gate forward bias is effective in reducing the ON voltage in IT will be described with reference to FIGS. In each of the drawings, the SIT bonding structure is the same as in FIG.

【0029】図6は、シリコンなどのビルトイン電圧V
biが小さい半導体材料のSITにおいて、ゲート電極と
ソース電極の間がノンバイアス状態での空乏層28の広
がりを示す。ゲート領域13とドリフト領域12の接合
からドリフト領域12に伸びる空乏層により、導通時に
チャネル部において電流が流れる領域の幅Wcurrent
狭くなっているが、チャネル部において空乏層が生じな
い領域が残っている。このため、ゲート電極とソース電
極の間がノンバイアス状態でも比較的電流が流れやす
い。従って、ゲート電極とソース電極の間を順方向にバ
イアスする場合、オン電圧の低減効果はあるものの著し
いものではない。
FIG. 6 shows a built-in voltage V of silicon or the like.
In the SIT of a semiconductor material having a small bi , the depletion layer 28 expands in a non-bias state between the gate electrode and the source electrode. Due to the depletion layer extending from the junction of gate region 13 and drift region 12 to drift region 12, the width W current of the region where current flows in the channel portion during conduction is reduced, but a region where no depletion layer is formed in the channel portion remains ing. For this reason, current flows relatively easily even between the gate electrode and the source electrode in a non-bias state. Therefore, when a bias is applied between the gate electrode and the source electrode in the forward direction, the effect of reducing the on-state voltage is effective but not significant.

【0030】他方、SiCなどSiよりもVbiが大きな
半導体材料のSITでは、チャネル部において空乏層が
生じる領域がシリコンの場合よりも広くなる。このた
め、図7のようにWcurrent は0になる。すなわち、チ
ャネル部において空乏層がピンチオフしている。このと
き、ゲート電極とソース電極の間がノンバイアス状態で
は、チャネル部全体において電子のポテンシャル障壁が
高くなるため、ソース電極とドレイン電極間に電源電圧
を加えても電流が流れにくい。このため、オン電圧が非
常に高くなる。このような状態で、ゲート電極とソース
電極の間をわずかに順方向にバイアスすると、W
current が0よりもおおきくなるので、図6の場合と同
様の状態になり急にオン電圧が低減する。
On the other hand, in a SIT made of a semiconductor material such as SiC having a larger V bi than Si, a region where a depletion layer is generated in a channel portion is wider than that in the case of silicon. Therefore, W current becomes 0 as shown in FIG. That is, the depletion layer is pinched off in the channel portion. At this time, in a non-bias state between the gate electrode and the source electrode, a potential barrier of electrons is increased in the entire channel portion, so that current hardly flows even when a power supply voltage is applied between the source electrode and the drain electrode. For this reason, the ON voltage becomes very high. In such a state, when a slight forward bias is applied between the gate electrode and the source electrode, W
Since the current becomes larger than 0, the state becomes the same as that of FIG. 6 and the on-voltage suddenly decreases.

【0031】図8は、ビルトイン電圧VbiとW
current(チャネルの導通幅)の関係を示す。Vbiが大き
くなるにつれて、Wcurrent は減少する。Vbiが2Vを
越えるとWcurrentは0μm になる。このときのSIT
の内部は図7のような状態、すなわちゲート順バイアス
の効果が顕著に表れる状態になる。
FIG. 8 shows the built-in voltages V bi and W
The relationship of current (conduction width of channel) is shown. As V bi increases, W current decreases. When V bi exceeds 2 V, W current becomes 0 μm. SIT at this time
Is in a state as shown in FIG. 7, that is, a state in which the effect of the gate forward bias is remarkably exhibited.

【0032】図6〜図8の説明から明らかなように、本
発明の効果は、ゲートノンバイアス状態でビルトイン電
圧Vbiによりチャネル領域において空乏層がピンチオフ
するようなSITにおいて特に顕著である。従って、本
発明は、特にエネルギーバンドギャツプの大きな半導体
材料によって製作されるSITにおいて、効果が大き
い。
As apparent from the description of FIGS. 6 to 8, the effect of the present invention is particularly remarkable in the SIT in which the depletion layer pinches off in the channel region due to the built-in voltage V bi in the gate non-bias state. Therefore, the present invention is particularly effective in an SIT made of a semiconductor material having a large energy band gap.

【0033】図9はバンドギャップEg とビルトイン電
圧Vbiの関係を示す。Eg とVbiについては、式
(2),式(3)の関係が知られている。
FIG. 9 shows the relationship between the band gap E g and the built-in voltage V bi . As for E g and V bi , the relations of Expressions (2) and (3) are known.

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】ここで、ni は真性キャリア濃度、Nc
導電帯の状態密度、Nv は価電子帯の状態密度、Eg
バンドギャップ、kはボルツマン定数、Tは絶対温度で
ある。
Here, n i is the intrinsic carrier concentration, N c is the state density of the conduction band, N v is the state density of the valence band, E g is the band gap, k is the Boltzmann constant, and T is the absolute temperature.

【0036】[0036]

【数3】 (Equation 3)

【0037】ここで、qは電子の電荷、NA はアクセプ
タ濃度、ND はドナー濃度である。図9は、これらの関
係から求めたものであり、Eg が大きい半導体材料ほど
biが大きいことを示す。前述したように、Vbiが2V
を越える場合には本発明の効果が大きい。従って、図9
より、バンドギャップEg は2.4eV を越える半導体
材料を用いてSITを製作した場合、本発明の効果が特
に大きくなる。具体的な半導体材料として、SiC(E
g :3.0eV),窒化ガリウムGaN(Eg :3.4e
V),硫化亜鉛ZnS(Eg :3.7eV),ダイアモン
ド(Eg :5.5eV)などがある。
Here, q is the electron charge, N A is the acceptor concentration, and N D is the donor concentration. FIG. 9 is obtained from these relationships, and shows that a semiconductor material having a larger E g has a larger V bi . As described above, V bi is 2V
In the case where it exceeds, the effect of the present invention is great. Therefore, FIG.
Therefore, when an SIT is manufactured using a semiconductor material having a band gap E g of more than 2.4 eV, the effect of the present invention is particularly enhanced. As a specific semiconductor material, SiC (E
g : 3.0 eV), gallium nitride GaN (E g : 3.4 e)
V), zinc sulfide ZnS (E g : 3.7 eV), diamond (E g : 5.5 eV) and the like.

【0038】図5で述べたようなオン電圧の減少幅ΔV
F とビルトイン電圧Vbiの関係は、実際にはチャネル深
さXj ,チャネル幅Wch,ドリフト層濃度Nd によって
も変化する。そこで、図10に、Xj が0.5〜5.0μ
m,Wchが0.2〜5.0μm,Nd が5×1014〜5×
1016cm-2の範囲で変化させるときの、ΔVF とVbi
関係を示す。塗りつぶした部分が上記条件範囲での、Δ
F の範囲である。この図から、ビルトイン電圧が1.
12V 以上、すなわちシリコン以上のバンドギャップ
を持つ半導体材料に対して、本発明のゲート駆動方法が
有効であることがわかる。すなわち、本発明は、シリコ
ンにより製作されるSITにも適用できる。
The decrease width ΔV of the ON voltage as described with reference to FIG.
The relationship between F and the built-in voltage V bi actually varies depending on the channel depth X j , the channel width W ch , and the drift layer concentration N d . Therefore, FIG. 10 shows that X j is 0.5 to 5.0 μm.
m, W ch is 0.2 to 5.0 .mu.m, N d is 5 × 10 14 ~5 ×
The relationship between ΔV F and V bi when changing in the range of 10 16 cm -2 is shown. The filled part is Δ in the above condition range.
V F range. From this figure, the built-in voltage is 1.
It can be seen that the gate driving method of the present invention is effective for semiconductor materials having a band gap of 12 V or more, that is, silicon or more. That is, the present invention can be applied to an SIT made of silicon.

【0039】図11は本発明の実施例であるSITのゲ
ート駆動回路を示す。本駆動回路は、直流電源88と、
直流電源88の正極端子にコレクタ端子が接続されるN
PNトランジスタ85と、NPNトランジスタ85のエ
ミッタ端子に一方の端子が接続される抵抗84とを備え
る。抵抗84の他方の端子がSIT81のゲート端子に
接続され、かつ直流電源88の負極端子がSIT81の
ソース端子に接続される。SITのゲート・ソース間に
は、ツェナーダイオード82が接続される。ここで、ツ
ェナーダイオード82のカソード及びアノードは、それ
ぞれSITのゲート端子及びソース端子に接続される。
ツェナーダイオード82のツェナー電圧は、SITのゲ
ート・ソース間のビルトイン電圧の値以下にする。
FIG. 11 shows an SIT gate drive circuit according to an embodiment of the present invention. This drive circuit includes a DC power supply 88,
The collector terminal is connected to the positive terminal of DC power supply 88.
It includes a PN transistor 85 and a resistor 84 having one terminal connected to the emitter terminal of the NPN transistor 85. The other terminal of the resistor 84 is connected to the gate terminal of the SIT 81, and the negative terminal of the DC power supply 88 is connected to the source terminal of the SIT 81. A Zener diode 82 is connected between the gate and source of the SIT. Here, the cathode and the anode of the Zener diode 82 are connected to the gate terminal and the source terminal of the SIT, respectively.
The Zener voltage of the Zener diode 82 is set to be equal to or less than the built-in voltage between the gate and the source of the SIT.

【0040】図11において、入力端子89にオン指令
信号が与えられると、NPNトランジタ85がオンし
て、抵抗84を介し直流電源88からSITのゲート・
ソース間に順バイアスオンゲート電圧が与えられる。こ
のとき、ツェナーダイオード82により、SITのゲー
ト・ソース間に与えられるオンゲート電圧は、ビルトイ
ン電圧以下の値になり、図1の駆動方法と同じ効果を生
じる。なお、本実施例においては、逆バイアスオフゲー
ト電圧を与える回路は省略されている。
In FIG. 11, when an ON command signal is applied to an input terminal 89, an NPN transistor 85 is turned on, and a DC power supply 88 receives a gate of SIT from a DC power supply 88 via a resistor 84.
A forward bias on-gate voltage is applied between the sources. At this time, the on-gate voltage applied between the gate and source of the SIT by the Zener diode 82 becomes a value equal to or less than the built-in voltage, and the same effect as the driving method of FIG. 1 is produced. In this embodiment, a circuit for applying a reverse bias off-gate voltage is omitted.

【0041】図12は本発明によるSITのゲート駆動
回路の他の実施例を示す。図11のツェナーダイオード
82がダイオード91に置き換わっている。ダイオード
91以外の回路構成およびその動作は、図12と同様で
ある。但し、ダイオード91のカソードはSITのソー
ス端子に接続され、ダイオード91のアノードはSITの
ゲートに接続される。ダイオード91のビルトイン電圧
はSITのゲート・ソース間のビルトイン電圧以下にす
る。これにより、SITのゲート・ソース間に与えられ
るオンゲート電圧は、ビルトイン電圧以下の値になり、
図1の駆動方法と同じ効果を生じる。なお、本実施例に
おいて、SIT81とダイオード91の半導体材料を同
一の材料にすると、温度変化によってビルトイン電圧が
変化しても、SIT81のビルトイン電圧とダイオード
91のビルトイン電圧の大小関係は維持される。従っ
て、温度変化に対するSITの動作安定性が良好にな
る。
FIG. 12 shows another embodiment of the SIT gate drive circuit according to the present invention. The Zener diode 82 in FIG. The circuit configuration and operation other than the diode 91 are the same as those in FIG. However, the cathode of the diode 91 is connected to the source terminal of the SIT, and the anode of the diode 91 is connected to the gate of the SIT. The built-in voltage of the diode 91 is lower than the built-in voltage between the gate and the source of the SIT. As a result, the on-gate voltage applied between the gate and source of the SIT becomes equal to or less than the built-in voltage,
The same effect as the driving method of FIG. 1 is obtained. In this embodiment, if the same semiconductor material is used for the SIT 81 and the diode 91, the magnitude relationship between the built-in voltage of the SIT 81 and the built-in voltage of the diode 91 is maintained even if the built-in voltage changes due to a temperature change. Therefore, the operation stability of the SIT against a temperature change is improved.

【0042】図13は、本発明によるSITの駆動方法
の他の実施例を示す。ゲート電圧VG は、ターンオン用
ゲートパルスとターンオフ用ゲートパルスが交互に繰り
返されるが、図13は、主にターンオン用のゲートパル
ス1個を示すものである。図13のAにおいては、ター
ンオン用ゲートパルスの最大電圧はSITのゲート・ソ
ース間ビルトイン電圧Vbiよりも小さいが、ターンオン
及びターンオフ時にステップ状にVG が上昇及び下降す
る。これにより、ターンオン及びターンオフ時にSIT
のインピーダンスが急激に変化せず緩やかに変化する。
従って、回路の寄生インダクタンスや負荷のインダクタ
ンスに過渡的に過電圧が発生することを防止できる。な
お、VG のステップ状変化の段数および各ステップの電
圧値は、適宜選択できる。
FIG. 13 shows another embodiment of the SIT driving method according to the present invention. Gate voltage V G is turned gate pulse and the turn-off gate pulses are alternately repeated, FIG 13 is mainly showing one gate pulse for turning on. In A of FIG. 13, the maximum voltage of the turn-on gate pulse is less than the built-in voltage V bi between SIT gate-source, V G is raised and lowered in a stepwise manner at the time of turn-on and turn-off. As a result, SIT at turn-on and turn-off
Does not change rapidly but changes slowly.
Therefore, it is possible to prevent transient overvoltage from occurring in the parasitic inductance of the circuit and the inductance of the load. The voltage value of the number and each step of the step change in V G can be appropriately selected.

【0043】図13のBにおいては、ターンオン後一定
期間すなわちSITのオン定常状態においてはVG の値
をVbiよりも大きくし、SITのゲート領域からドリフ
ト領域へキャリアを注入してオン電圧を十分に低減す
る。さらに、ターンオフ用ゲートパルスへ移行する直前
の一定期間、VG の値をVbiよりも小さい値に保つ。こ
れにより、ターンオフ用ゲートパルスが与えられるとき
には、SIT内部の蓄積キャリアが減少しているので、
ターンオフ損失が低減できる。
[0043] In B of FIG. 13, the value of V G in certain period or SIT ON steady state after turn-on is larger than V bi, the on-voltage by injecting carriers from the gate region of the SIT into the drift region Reduce enough. Further, keeping a certain period immediately before the transition to the turn-off gate pulse, the value of V G to a value smaller than V bi. As a result, when the turn-off gate pulse is applied, the number of carriers stored in the SIT is reduced.
Turn-off loss can be reduced.

【0044】図14は本発明による電力用SITインバ
ータ装置の実施例である。本インバータ装置は、一対の
直流端子121及び122、並びに交流の相数に等しい
3個の交流端子131〜133を備え、直流端子に直流
電源を接続し、SIT101〜106をスイッチングすることに
より、直流電力を交流電力に変換して交流端子に出力す
る。なお、SIT101〜106 にはそれぞれフライホイルダイ
オード111〜116が逆並列に接続される。直流端子
間には、直列接続されたSITの組101と102,1
03と104,105と106の各両端が接続される。
各SITの組における2個のSITの直列接続点からは
交流端子B1〜B3が取り出される。図14では省略さ
れているが、SIT101〜106 は本発明による駆動方法また
は駆動回路によってスイッチング制御される。本発明の
駆動方法または駆動回路を実施すれば、SITインバー
タ装置の電力損失が小さくなる。
FIG. 14 shows an embodiment of a power SIT inverter device according to the present invention. This inverter device includes a pair of DC terminals 121 and 122 and three AC terminals 131 to 133 equal in number to AC phases. A DC power supply is connected to the DC terminals, and the SITs 101 to 106 are switched. The power is converted to AC power and output to the AC terminal. Note that flywheel diodes 111 to 116 are connected in anti-parallel to the SITs 101 to 106, respectively. A series of SITs 101 and 102, 1 connected in series are connected between DC terminals.
03 and 104, and both ends of 105 and 106 are connected.
AC terminals B1 to B3 are extracted from the series connection point of the two SITs in each set of SITs. Although not shown in FIG. 14, the SITs 101 to 106 are switching-controlled by the driving method or the driving circuit according to the present invention. By implementing the driving method or the driving circuit of the present invention, the power loss of the SIT inverter device is reduced.

【0045】図15は、整流装置(AC/DCコンバー
タ)を、SITのスイッチングによる同期整流回路で構
成する場合のSITの順方向特性と、SITと同じ耐圧
を有するpn接合ダイオードによる整流回路により構成
する場合のpn接合ダイオードの順方向特性を示す。こ
こで、SITとpn接合ダイオードの半導体材料はとも
にSiCである。また、SITは本発明による駆動方法
または駆動回路により駆動される。図15に示すよう
に、SiCのpn接合ダイオードは、電流が流れ始めて
からのオン電圧VF の増加は少ないが、ビルトイン電圧
biが約2.7Vと大きいためにオン電圧の絶対値が大
きくなる。このため、SiCのpn接合ダイオードによ
り整流装置を構成すると、装置の電力損失が大きくな
る。一方、本発明によれば、SITの電力損失が低減で
き、かつSIT内部の電流パスはpn接合を通らないの
で、図14に示すように順方向特性にVbiの影響は現れ
ない。従って、低損失の整流装置を実現できる。
FIG. 15 shows a configuration in which the rectifier (AC / DC converter) is constituted by a synchronous rectifier circuit based on SIT switching and includes a forward characteristic of the SIT and a rectifier circuit constituted by a pn junction diode having the same withstand voltage as the SIT. 5 shows the forward characteristics of a pn junction diode when the pn junction diode is used. Here, the semiconductor material of both the SIT and the pn junction diode is SiC. The SIT is driven by the driving method or the driving circuit according to the present invention. As shown in FIG. 15, pn junction diode of SiC, although an increase in the ON voltage V F from a current begins to flow less, the absolute value of the ON voltage to the built-in voltage V bi is as large as about 2.7V is large Become. For this reason, when a rectifier is configured with a pn junction diode of SiC, the power loss of the device increases. On the other hand, according to the present invention, since the power loss of the SIT can be reduced and the current path inside the SIT does not pass through the pn junction, the effect of V bi does not appear on the forward characteristics as shown in FIG. Therefore, a low-loss rectifier can be realized.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
SITを低オン電圧かつ低スイッチング損失で駆動する
ことができる。さらに、本発明によれば、SITを用い
る電力変換装置の電力損失が低減され、装置を小型化で
きる。
As described above, according to the present invention,
The SIT can be driven with low on-voltage and low switching loss. Further, according to the present invention, the power loss of the power converter using the SIT is reduced, and the device can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の1実施例であるSITのゲート駆動方
法。
FIG. 1 shows a gate driving method for an SIT according to an embodiment of the present invention.

【図2】SITの断面構造図。FIG. 2 is a sectional structural view of an SIT.

【図3】ゲート順バイアスと、オン電圧及びターンオフ
損失の関係。
FIG. 3 shows a relationship between a gate forward bias, an on-voltage, and a turn-off loss.

【図4】チャネル部におけるポテンシャル分布。FIG. 4 is a potential distribution in a channel portion.

【図5】ビルトイン電圧とオン電圧低減幅の関係。FIG. 5 is a relationship between a built-in voltage and an on-voltage reduction width.

【図6】Vbiが小さな半導体材料で製作されるSITの
ゲートノンバイアス状態での断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a SIT made of a semiconductor material having a small V bi in a gate non-bias state.

【図7】Vbiが大きな半導体材料で製作されるSITの
ゲートノンバイアス状態での断面図。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a SIT made of a semiconductor material having a large V bi in a gate non-bias state.

【図8】ビルトイン電圧と導通幅の関係。FIG. 8 shows a relationship between a built-in voltage and a conduction width.

【図9】バンドギャップとビルトイン電圧の関係。FIG. 9 shows a relationship between a band gap and a built-in voltage.

【図10】チャネル幅,チャネル深さ,ドリフト層キャ
リア濃度を変えたときのビルトイン電圧とオン電圧低減
幅の関係。
FIG. 10 shows the relationship between the built-in voltage and the ON voltage reduction width when the channel width, channel depth, and drift layer carrier concentration are changed.

【図11】本発明によるSITの駆動回路の1実施例。FIG. 11 shows an embodiment of an SIT drive circuit according to the present invention.

【図12】本発明によるSITの駆動回路の他の実施
例。
FIG. 12 shows another embodiment of the SIT drive circuit according to the present invention.

【図13】本発明による駆動方法の他の実施例。FIG. 13 shows another embodiment of the driving method according to the present invention.

【図14】本発明の実施例であるSITインバータ装置
の主回路。
FIG. 14 is a main circuit of a SIT inverter device according to an embodiment of the present invention.

【図15】SiC−SITを同期整流回路に用いた場合
の順方向特性。
FIG. 15 shows forward characteristics when SiC-SIT is used for a synchronous rectifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、11…ドレイン領域、12…ドリフ
ト領域、13…ゲート領域、14…ソース領域、25…
ドレイン電極、26…ゲート電極、27…ソース電極、
28…空乏層、81…静電誘導トランジスタ、82…ツ
ェナーダイオード、84…抵抗、85…NPNトランジ
スタ、88…直流電源、89…入力端子、91…ダイオ
ード、101〜106…静電誘導トランジスタ、111
〜116…フライホイールダイオード、121〜122
…直流端子、131〜133…交流端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 11 ... Drain region, 12 ... Drift region, 13 ... Gate region, 14 ... Source region, 25 ...
Drain electrode, 26 gate electrode, 27 source electrode,
28 depletion layer, 81 electrostatic induction transistor, 82 zener diode, 84 resistance, 85 NPN transistor, 88 DC power supply, 89 input terminal, 91 diode, 101 to 106 electrostatic induction transistor, 111
~ 116 ... flywheel diode, 121-122
... DC terminals, 131 to 133 ... AC terminals.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板に設けられるドレイン電極,ソ
ース電極及びゲート電極を備える静電誘導トランジスタ
の駆動方法において、 前記静電誘導トランジスタのオン状態において、前記ソ
ース電極とゲート電極との間に印加する順方向のゲート
電圧の値が、0(V)よりも大きくかつ前記ソース電極
と前記ゲート電極との間のビルトイン電圧以下に保たれ
る期間があることを特徴とする静電誘導トランジスタの
駆動方法。
1. A method of driving an electrostatic induction transistor having a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode provided on a semiconductor substrate, wherein a voltage is applied between the source electrode and the gate electrode when the electrostatic induction transistor is on. A period in which the value of the forward gate voltage is kept higher than 0 (V) and equal to or lower than the built-in voltage between the source electrode and the gate electrode. Method.
【請求項2】請求項1に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記半導体基板の半導体材料のバン
ドギャップが、シリコンのバンドギャップよりも大きい
ことを特徴とする静電誘導トランジスタの駆動方法。
2. The method of driving an electrostatic induction transistor according to claim 1, wherein a band gap of a semiconductor material of said semiconductor substrate is larger than a band gap of silicon. .
【請求項3】請求項2に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記半導体基板の半導体材料のバン
ドギャップが2.4eV 以上であることを特徴とする静
電誘導トランジスタの駆動方法。
3. The method for driving an electrostatic induction transistor according to claim 2, wherein a band gap of a semiconductor material of said semiconductor substrate is 2.4 eV or more.
【請求項4】請求項1に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記半導体基板の半導体材料が、炭
化シリコン,窒化ガリウム及びダイアモンドの内のいず
れかであることを特徴とする静電誘導トランジスタの駆
動方法。
4. A method for driving an electrostatic induction transistor according to claim 1, wherein the semiconductor material of said semiconductor substrate is any one of silicon carbide, gallium nitride and diamond. A method for driving a transistor.
【請求項5】請求項1に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、 前記静電誘導トランジスタが、 前記半導体基板の表面から前記半導体基板内に延び、前
記半導体基板とは反対導電型を有する複数の半導体領域
と、 前記半導体基板に接触する前記ドレイン電極と、 前記複数の半導体領域の間において前記半導体基板と接
触する前記ソース電極と、 前記複数の半導体領域と接触する前記ゲート電極と、を
供え、 前記ビルトイン電圧が、前記半導体基板と前記半導体領
域とのpn接合のビルトイン電圧であることを特徴とす
る静電誘導トランジスタの駆動方法。
5. The method of driving an electrostatic induction transistor according to claim 1, wherein the electrostatic induction transistor extends from a surface of the semiconductor substrate into the semiconductor substrate, and has a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate. A plurality of semiconductor regions, the drain electrode contacting the semiconductor substrate, the source electrode contacting the semiconductor substrate between the plurality of semiconductor regions, and the gate electrode contacting the plurality of semiconductor regions. The method for driving an electrostatic induction transistor, wherein the built-in voltage is a built-in voltage of a pn junction between the semiconductor substrate and the semiconductor region.
【請求項6】請求項1に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記オン状態における前記ゲート電
圧の値が、ステップ状に変化することを特徴とする静電
誘導トランジスタの駆動方法。
6. The method for driving an electrostatic induction transistor according to claim 1, wherein the value of the gate voltage in the ON state changes stepwise.
【請求項7】請求項6に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記オン状態においては常に、順方
向のゲート電圧が0(V)よりも大きくかつ前記ビルト
イン電圧以下であることを特徴とする静電誘導トランジ
スタの駆動方法。
7. The method for driving an electrostatic induction transistor according to claim 6, wherein a gate voltage in a forward direction is always higher than 0 (V) and equal to or lower than the built-in voltage in the on-state. Driving method of the electrostatic induction transistor.
【請求項8】請求項7に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記ゲート電圧の値がステップ状に
上昇することを特徴とする静電誘導トランジスタの駆動
方法。
8. The method of driving an electrostatic induction transistor according to claim 7, wherein the value of the gate voltage increases stepwise.
【請求項9】請求項7に記載の静電誘導トランジスタの
駆動方法において、前記ゲート電圧の値がステップ状に
下降することを特徴とする静電誘導トランジスタの駆動
方法。
9. The method of driving an electrostatic induction transistor according to claim 7, wherein the value of the gate voltage decreases stepwise.
【請求項10】請求項6に記載の静電誘導トランジスタ
の駆動方法において、前記オン状態において、前記ゲー
ト電圧の値が0(V)よりも大きくかつ前記ビルトイン
電圧よりも小さい期間と、前記ゲート電圧の値が前記ビ
ルトイン電圧よりも大きい期間と、があることを特徴と
する静電誘導トランジスタの駆動方法。
10. The method of driving an electrostatic induction transistor according to claim 6, wherein in the on-state, a period in which the value of the gate voltage is larger than 0 (V) and smaller than the built-in voltage; A method for driving an electrostatic induction transistor, characterized in that there is a period during which the value of the voltage is higher than the built-in voltage.
【請求項11】半導体基板に設けられるドレイン電極,
ソース電極及びゲート電極を備える静電誘導トランジス
タの駆動回路において、 前記静電誘導トランジスタの前記ソース電極と前記ゲー
ト電極との間に並列に接続されるツェナーダイオードを
備え、 前記ツェナーダイオードのツェナー電圧が、前記ソース
電極と前記ゲート電極との間のビルトイン電圧以下であ
ることを特徴とする静電誘導トランジスタの駆動回路。
11. A drain electrode provided on a semiconductor substrate,
A driving circuit for an electrostatic induction transistor including a source electrode and a gate electrode, further comprising: a Zener diode connected in parallel between the source electrode and the gate electrode of the electrostatic induction transistor, wherein a Zener voltage of the Zener diode is A driving voltage of the static induction transistor, which is lower than a built-in voltage between the source electrode and the gate electrode.
【請求項12】半導体基板に設けられるドレイン電極,
ソース電極及びゲート電極を備える静電誘導トランジス
タの駆動回路において、 前記静電誘導トランジスタの前記ソース電極と前記ゲー
ト電極との間に並列に接続されるダイオードを備え、 前記ダイオードのビルトイン電圧が、前記ソース電極と
前記ゲート電極との間のビルトイン電圧以下であること
を特徴とする静電誘導トランジスタの駆動回路。
12. A drain electrode provided on a semiconductor substrate,
A driving circuit for an electrostatic induction transistor including a source electrode and a gate electrode, comprising a diode connected in parallel between the source electrode and the gate electrode of the electrostatic induction transistor, wherein the built-in voltage of the diode is A driving circuit for an electrostatic induction transistor, wherein the driving voltage is equal to or lower than a built-in voltage between a source electrode and the gate electrode.
【請求項13】請求項12に記載の静電誘導トランジス
タの駆動回路において、前記半導体基板の材料と、前記
ダイオードの材料とが、同じ半導体材料であることを特
徴とする静電誘導トランジスタの駆動回路。
13. A driving circuit for an electrostatic induction transistor according to claim 12, wherein a material of said semiconductor substrate and a material of said diode are the same semiconductor material. circuit.
【請求項14】請求項13に記載の静電誘導トランジス
タの駆動回路において、前記半導体材料が、炭化シリコ
ン,窒化ガリウム及びダイアモンドの内のいずれかであ
ることを特徴とする静電誘導トランジスタの駆動回路。
14. A driving circuit for an electrostatic induction transistor according to claim 13, wherein said semiconductor material is any one of silicon carbide, gallium nitride and diamond. circuit.
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