JPS5896764A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ - Google Patents
ゲ−トタ−ンオフサイリスタInfo
- Publication number
- JPS5896764A JPS5896764A JP56194762A JP19476281A JPS5896764A JP S5896764 A JPS5896764 A JP S5896764A JP 56194762 A JP56194762 A JP 56194762A JP 19476281 A JP19476281 A JP 19476281A JP S5896764 A JPS5896764 A JP S5896764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- emitter
- concentration
- turn
- emitter layer
- 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.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/141—Anode or cathode regions of thyristors; Collector or emitter regions of gated bipolar-mode devices, e.g. of IGBTs
- H10D62/142—Anode regions of thyristors or collector regions of gated bipolar-mode devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D18/00—Thyristors
- H10D18/60—Gate-turn-off devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/60—Impurity distributions or concentrations
Landscapes
- Thyristors (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は他のサイリスクの特性を損うことなく、最大ゲ
ートターンオフ１場＆電流の増大を図ったゲートターン
オフサイリスタに関する。
ートターンオフ１場＆電流の増大を図ったゲートターン
オフサイリスタに関する。
ゲートターンオフサイリスク （以下ＧＴＯと略す）は
兜１図に示すように、陰極６に梯するｆＩＩ カラ、Ｐ
エミ） ｌ ｈ ７ ％ ＮベースＩｖＩ２、Ｐベー
ス層３、Ｎエミツタ層側４と導電１型が交互に異なる４
層構造のスイッチング素子で、Ｎエミツタ層４に接して
陰極７が設けてあり、陰＠Ａ７ＦｉＰベース層３に接す
るゲートａ、極５に囲゛まれている。陽極６と陰極７の
ｔＩＪには、負荷８を介して電源が接続される。ＧＴＯ
１ｊケーｌ唖−陰極間に正および負のゲートパルヌを選
択的に印加することにより、オン、オン動作することが
できるすぐれた特徴を有している。従って強制転流方式
によってターンオフする（・ε米ノサイリスタと比較し
て、電画の大幅な小型化、高効率化が可能となるばかり
か、信頼性が筒く、経済性の１ぐれｆＣ電力変換装電炉
夾現できる。
兜１図に示すように、陰極６に梯するｆＩＩ カラ、Ｐ
エミ） ｌ ｈ ７ ％ ＮベースＩｖＩ２、Ｐベー
ス層３、Ｎエミツタ層側４と導電１型が交互に異なる４
層構造のスイッチング素子で、Ｎエミツタ層４に接して
陰極７が設けてあり、陰＠Ａ７ＦｉＰベース層３に接す
るゲートａ、極５に囲゛まれている。陽極６と陰極７の
ｔＩＪには、負荷８を介して電源が接続される。ＧＴＯ
１ｊケーｌ唖−陰極間に正および負のゲートパルヌを選
択的に印加することにより、オン、オン動作することが
できるすぐれた特徴を有している。従って強制転流方式
によってターンオフする（・ε米ノサイリスタと比較し
て、電画の大幅な小型化、高効率化が可能となるばかり
か、信頼性が筒く、経済性の１ぐれｆＣ電力変換装電炉
夾現できる。
このよりなＧＴＯの設計にあたりｌ髪なことは、オン電
圧、ターンオン特性など、従来のサイリスクの特性を損
うことなく、負のケートパルスでターンオフで籾る最大
陽極電流ＩＡ’ｌＣ）（ｍａｘ）を大きくすることであ
る。■ＡＴＯ（ｍａｘ ）を大きくする代表的な方法と
して、従来の２つの方法が知られ一〇いる。第１の方法
に、第１図において、Ｐイー２層３のシート抵抗ρ と
Ｎエミツタ層４とＰベース層３間の接合部Ｊ、の逆降臘
電圧ＶＪ１の比Ｖ、、／ρ８を大きくする方法である。
圧、ターンオン特性など、従来のサイリスクの特性を損
うことなく、負のケートパルスでターンオフで籾る最大
陽極電流ＩＡ’ｌＣ）（ｍａｘ）を大きくすることであ
る。■ＡＴＯ（ｍａｘ ）を大きくする代表的な方法と
して、従来の２つの方法が知られ一〇いる。第１の方法
に、第１図において、Ｐイー２層３のシート抵抗ρ と
Ｎエミツタ層４とＰベース層３間の接合部Ｊ、の逆降臘
電圧ＶＪ１の比Ｖ、、／ρ８を大きくする方法である。
ＧＴ（ｌｊＶ、、／ρ８ を大金くするとＩ ＡＴＯ（
ｍａＸ）がは’ｆＶＪ、／ρ８ に比例して増大する。
ｍａＸ）がは’ｆＶＪ、／ρ８ に比例して増大する。
納２の方法に、Ｎベース泗２の幅ＷＮＢを大きくする方
法である。ＷＮＢを大きくすると■ＡＴ。（ｍａｘ）
はこれに比例して増大する。
法である。ＷＮＢを大きくすると■ＡＴ。（ｍａｘ）
はこれに比例して増大する。
前記第１の方法は次のような難点があった。
■、１／ρ８は一般にＰイー２層３の不純物音を大きく
しρ８を小さくすることによシ、大きくするから、その
結末として、Ｎエミツタ層４からＰイー２層３への電子
の注入が者しく減少する。
しρ８を小さくすることによシ、大きくするから、その
結末として、Ｎエミツタ層４からＰイー２層３への電子
の注入が者しく減少する。
そのためラッチング電流の増加や定常時のオン電圧が陽
極電流の増加とともに、急激に上昇するいわゆるオン電
圧異常現象発生の原因となっていた。
極電流の増加とともに、急激に上昇するいわゆるオン電
圧異常現象発生の原因となっていた。
また、前記第２の方法には、次のような問題があった。
即ちＷＮＢを大きくすると、（１）定常オン電圧が増加
する、（２）Ｎベース麺を充分に導電変調する時間が大
きくなり、ターンオン時間が増大する、など従来サイリ
スクの重要な特性が犠牲になった。
する、（２）Ｎベース麺を充分に導電変調する時間が大
きくなり、ターンオン時間が増大する、など従来サイリ
スクの重要な特性が犠牲になった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、従来のサイリスクの諸物件を損うこと
なく Ｉ ＡＴＯ（ｍａｘ） の大幅な増大を図った
ＧＴＯを提供することである。
とするところは、従来のサイリスクの諸物件を損うこと
なく Ｉ ＡＴＯ（ｍａｘ） の大幅な増大を図った
ＧＴＯを提供することである。
本発明は、Ｐエミツタ層を、低不純物濃度の第１のエミ
ッタノーと、これより浅く、ターンオフ時に十分な１流
ｖ１７度を維持するに足る高不純物濃度の第２のエミッ
タノーの２鳩がら構成して、−ヒｌ己の目的金運縁、し
たものである。
ッタノーと、これより浅く、ターンオフ時に十分な１流
ｖ１７度を維持するに足る高不純物濃度の第２のエミッ
タノーの２鳩がら構成して、−ヒｌ己の目的金運縁、し
たものである。
捷す、本発明の基礎となった実験および理論的検討結来
金評細に説明する。＠透したように、Ｉ ＡＴＯ（ｍａ
ｘ） ｕ ＷＮ Ｂに比例して増加するが、この現象
に次のような理由に基づいていることカミ判明している
。すなわち、第１図において、ＧＴＯのケート〜、極５
に負のケートパルスを印加すると陰極７の中心脚Ａ Ａ
’に向って、幅方向に導通領域の責白少が起る。ＧＴＯ
は角のゲート電、流が流れるＰイー２層３の横方向抵抗
やＮエミッタノ−４の不純物紮の面内分布に多少のバラ
ツギがあるため、各部のターンオフのｔ、’ｂ’：行ス
ピードにバラツキが生じる。従ってターンオフ時の陽極
電流密度がセ１１えは飼１００ Ａ／α２程度以上にな
ると、ターンオフの遅い領域にｌ物極電流の果中か起る
。この亀Ｉ＆来中＆ｌｉ分のＴｈ、流ａｌｌはばＧ１゛
０の陽極−隔極間電圧に比τ・＋ｌして増大することが
夷鋏的に確かめられている。すなわち、電流集中洲５分
の篭流缶度をＪ８とし、陶体５−陰極間電圧をｅａとす
るとＪａは Ｊａ ＝ Ｋ・ｅ ・・・・・・・・・（１）
と腎ける。従ってこの領域で発生する柘力損失ＰにＰ
＝Ｋ ｅ ａ ”となるから、ジュール熱が！６生する
実効へベース幅をＷＮＢ（ｅｆｆ）とすると温度上昇Δ
Ｔは となる。Δ′ｒが素子によって決定でれるある許容値Δ
’Ｉ’ （ｍａｘ）をこすと電流葉中部分で熱集中、い
わゆるホットスポットが起り、ＧＴＯは最終的ＶＣは破
壊する。発明者らがおこなった実験によれは、ΔＴ （
ｍａｘ） Ｉｄ、約３００ ’Ｏであった。
金評細に説明する。＠透したように、Ｉ ＡＴＯ（ｍａ
ｘ） ｕ ＷＮ Ｂに比例して増加するが、この現象
に次のような理由に基づいていることカミ判明している
。すなわち、第１図において、ＧＴＯのケート〜、極５
に負のケートパルスを印加すると陰極７の中心脚Ａ Ａ
’に向って、幅方向に導通領域の責白少が起る。ＧＴＯ
は角のゲート電、流が流れるＰイー２層３の横方向抵抗
やＮエミッタノ−４の不純物紮の面内分布に多少のバラ
ツギがあるため、各部のターンオフのｔ、’ｂ’：行ス
ピードにバラツキが生じる。従ってターンオフ時の陽極
電流密度がセ１１えは飼１００ Ａ／α２程度以上にな
ると、ターンオフの遅い領域にｌ物極電流の果中か起る
。この亀Ｉ＆来中＆ｌｉ分のＴｈ、流ａｌｌはばＧ１゛
０の陽極−隔極間電圧に比τ・＋ｌして増大することが
夷鋏的に確かめられている。すなわち、電流集中洲５分
の篭流缶度をＪ８とし、陶体５−陰極間電圧をｅａとす
るとＪａは Ｊａ ＝ Ｋ・ｅ ・・・・・・・・・（１）
と腎ける。従ってこの領域で発生する柘力損失ＰにＰ
＝Ｋ ｅ ａ ”となるから、ジュール熱が！６生する
実効へベース幅をＷＮＢ（ｅｆｆ）とすると温度上昇Δ
Ｔは となる。Δ′ｒが素子によって決定でれるある許容値Δ
’Ｉ’ （ｍａｘ）をこすと電流葉中部分で熱集中、い
わゆるホットスポットが起り、ＧＴＯは最終的ＶＣは破
壊する。発明者らがおこなった実験によれは、ΔＴ （
ｍａｘ） Ｉｄ、約３００ ’Ｏであった。
第２図にゲートターンオフ期間中のＧ ’Ｉ” ０１７
）代表的な陽極電、圧８１−極一流１８の波形をケ−）
％］、流１ｇと共に示す。負ケートパルスがケート１
１、極に印加され、蓄積時間Ｔ、と吋−ばれる期間を迦
ぎると降下時間Ｔｆに入り、１−極亀流ｉ げ加減に減
少し、それに伴い陽極ち庄ｅ８が上昇する。−下萌出］
中の１１１亀ｈ’、 ｅ ａは次のように近似できる。
）代表的な陽極電、圧８１−極一流１８の波形をケ−）
％］、流１ｇと共に示す。負ケートパルスがケート１
１、極に印加され、蓄積時間Ｔ、と吋−ばれる期間を迦
ぎると降下時間Ｔｆに入り、１−極亀流ｉ げ加減に減
少し、それに伴い陽極ち庄ｅ８が上昇する。−下萌出］
中の１１１亀ｈ’、 ｅ ａは次のように近似できる。
ここで、Ｔｆは降下時間、ＶＢはｔ源電圧である。（３
）式を（２）式に代入するとΔ１′ｒユ次のようになる
。
）式を（２）式に代入するとΔ１′ｒユ次のようになる
。
ＷＮ Ｂ （ｅｆｆ）ＣＫ Ｖ Ｂと考えられるから、
（４）式はΔＴ（ＸＫ・■ＢＩＩＴｆ ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（５）となる。負荷抵わ１．を
Ｒ，ゲートターンオフ陽極を流を■ とするとＶ
＝Ｒ・工 となるかＡＴＯＢ ＡＴＯ ら（５）式に次のように変形できる。
（４）式はΔＴ（ＸＫ・■ＢＩＩＴｆ ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（５）となる。負荷抵わ１．を
Ｒ，ゲートターンオフ陽極を流を■ とするとＶ
＝Ｒ・工 となるかＡＴＯＢ ＡＴＯ ら（５）式に次のように変形できる。
ΔＴＣ（Ｋ・Ｒ拳工λＴＯＩＩＴｆ・・・・・・・・・
・・・（６）ΔＴ−ΔＴ （ｍａｘ）となるとＩ ＡＴ
Ｏ−ＩＡＴＯ（ｍａＸ）になるから と力る。発明者らがりこなった冥軟によれ釦、ＩＡＴＯ
の変化に対するＴｆの変化げシト常に小さく、定数とみ
なせるからＩ ＡＴＯ（ｍａｘ） けＫに反片？１１
する。（７）式から明らかなようにＩ ＡＴＯ（ｒｎａ
ｘ）を増大させるｆ？′ＸはＫをできるだけ／」＼６く
しなくてにならないことがわかる。数値計算モデルを用
いた理論的な検ＷＨによれσには次のように近似できる
。
・・・（６）ΔＴ−ΔＴ （ｍａｘ）となるとＩ ＡＴ
Ｏ−ＩＡＴＯ（ｍａＸ）になるから と力る。発明者らがりこなった冥軟によれ釦、ＩＡＴＯ
の変化に対するＴｆの変化げシト常に小さく、定数とみ
なせるからＩ ＡＴＯ（ｍａｘ） けＫに反片？１１
する。（７）式から明らかなようにＩ ＡＴＯ（ｒｎａ
ｘ）を増大させるｆ？′ＸはＫをできるだけ／」＼６く
しなくてにならないことがわかる。数値計算モデルを用
いた理論的な検ＷＨによれσには次のように近似できる
。
Ｋ−Ａ／ＶｖＮＢ ・・・・・・・・・・・・・・
・ （８）ここでＡＩ−を定数でちる。（８）式を（７
）式へ代入すると Ｉ ＡＴｏ （ｍａｘ ） （Ｗ Ｎ Ｂなる囲体が祷
られΦ０ （８）式に小しであるようにＫがＷ′ＮＢＶＣ反比例す
るのは仄のような理由による。第３凶けＧＴＯの深さ方
りの不純物分イｂ（夷紛）と篭流果中領域の過剰キャリ
ア分布（破線）全ｅａをパラメータにしてＮ１典した結
果を模式的に示したものである。同図から明らかなよう
にｅａが増加すると中央接合ｓＪｔに近い部分から過剰
キャリアが排出され、高電界領域が拡がる。この時、Ｇ
ＴＯを流れる電流密度Ｊ＆に陽極側のＰエミッタｊＩｌ
＃ １の高キャリア密服の部分から、高電界＃竣へのキ
ャリア密度の傾斜に比例する。ｅａＯ値が決定されると
過剰キャリア排出領域の幅は決定されるからＷＮＢ の
大きいほどキャリア密度の傾斜はゆるくなり、電流密度
は低下する。
・ （８）ここでＡＩ−を定数でちる。（８）式を（７
）式へ代入すると Ｉ ＡＴｏ （ｍａｘ ） （Ｗ Ｎ Ｂなる囲体が祷
られΦ０ （８）式に小しであるようにＫがＷ′ＮＢＶＣ反比例す
るのは仄のような理由による。第３凶けＧＴＯの深さ方
りの不純物分イｂ（夷紛）と篭流果中領域の過剰キャリ
ア分布（破線）全ｅａをパラメータにしてＮ１典した結
果を模式的に示したものである。同図から明らかなよう
にｅａが増加すると中央接合ｓＪｔに近い部分から過剰
キャリアが排出され、高電界領域が拡がる。この時、Ｇ
ＴＯを流れる電流密度Ｊ＆に陽極側のＰエミッタｊＩｌ
＃ １の高キャリア密服の部分から、高電界＃竣へのキ
ャリア密度の傾斜に比例する。ｅａＯ値が決定されると
過剰キャリア排出領域の幅は決定されるからＷＮＢ の
大きいほどキャリア密度の傾斜はゆるくなり、電流密度
は低下する。
これは（８）式においてＷＮＩ３ が大きくなるとＫが
小さくなり、その結果（１）式におい°［Ｊａが不埒く
なることを意味する。
小さくなり、その結果（１）式におい°［Ｊａが不埒く
なることを意味する。
本発明ｒ１以上の実験的、ｌｊＵ論市な考＃＃に基づい
てなさｌしたもので、前述のように、Ｐエミツタ層を、
低不ＩＭｌ物ａ度の第１のエミッタＩ曽とこれより洩い
洞不純ｖｔＡ一度の第２のエミツタ層とから組成うる。
てなさｌしたもので、前述のように、Ｐエミツタ層を、
低不ＩＭｌ物ａ度の第１のエミッタＩ曽とこれより洩い
洞不純ｖｔＡ一度の第２のエミツタ層とから組成うる。
このようにすると、定常オン動作時には第１のエミツタ
層がキャリアを注入するエミツタ層としての機能を果た
し、本来のＮベース層の幅がそのままＮベース幅として
創作する。そしてターンオフ萌には、％流束中領域で低
不純物か度の−４１のエミツタ層はエミツタ層としての
機能をＪＡ−、たざなくなり、代って〜１不利；物奴匿
の紀２のエミッタ屓がキャリアを注入するエミッタＩく
としての機能を来すことになも即すこのとき、ｋ％１の
エミッタｍは４価的にペース領域となり、実効的なＮベ
ース幅が大きくなる。この結果、最大ゲートターンオフ
陽極電流Ｉ ＡＴＯ（ｎｌａＸ ） の大きい％性が
得られることになる。
層がキャリアを注入するエミツタ層としての機能を果た
し、本来のＮベース層の幅がそのままＮベース幅として
創作する。そしてターンオフ萌には、％流束中領域で低
不純物か度の−４１のエミツタ層はエミツタ層としての
機能をＪＡ−、たざなくなり、代って〜１不利；物奴匿
の紀２のエミッタ屓がキャリアを注入するエミッタＩく
としての機能を来すことになも即すこのとき、ｋ％１の
エミッタｍは４価的にペース領域となり、実効的なＮベ
ース幅が大きくなる。この結果、最大ゲートターンオフ
陽極電流Ｉ ＡＴＯ（ｎｌａＸ ） の大きい％性が
得られることになる。
本発明において、第１のエミツタ層の不純物濃度は５
Ｘ １０Ｉ７／Ｌが 以下であることが望ましく、また
第２のエミッタ）噌の不純物濃度（」これより大きく、
例えは１ｘ ｌｏ”／（３！以上とすれはよい。この場
合、帛２のエミッターの表面一度が陽極とのオーミック
コンタクトをとるのに十分でなけれは、紀２のエミッタ
層緘面に丈に尚不純４ｉ１２１捜吸ｊ−を設けてもよい
。
Ｘ １０Ｉ７／Ｌが 以下であることが望ましく、また
第２のエミッタ）噌の不純物濃度（」これより大きく、
例えは１ｘ ｌｏ”／（３！以上とすれはよい。この場
合、帛２のエミッターの表面一度が陽極とのオーミック
コンタクトをとるのに十分でなけれは、紀２のエミッタ
層緘面に丈に尚不純４ｉ１２１捜吸ｊ−を設けてもよい
。
不先明によれは、ターンオフ時に′ａ流集果中領域実効
的なＮベース幅を太＠＜−ｊることができ、最大ゲート
ターンオフ１１ｉ流ｆ ＡＴＯ（ｍａ蜀を増大すること
ができる。しかも本発明では、定常動作時の笑効ト１ベ
ース幅は本来のＮベース層の幅であるから、順方向阻止
電圧、オン電圧、スイッチング特性など他のサイリスタ
特性を何ら損うことはない。
的なＮベース幅を太＠＜−ｊることができ、最大ゲート
ターンオフ１１ｉ流ｆ ＡＴＯ（ｍａ蜀を増大すること
ができる。しかも本発明では、定常動作時の笑効ト１ベ
ース幅は本来のＮベース層の幅であるから、順方向阻止
電圧、オン電圧、スイッチング特性など他のサイリスタ
特性を何ら損うことはない。
本＠門の一実施例のＧＴＯの不純物（１１ｋｍ分布およ
びターンオフ時の退寮ｌキャリア分布を第３図に附ＬＥ
、さ忙て紹４図に示す。同図に示しであるように、Ｐエ
ミツタ層１は、不純物分布の徐さが大きく、濃度の低い
弗１のエミツタ層１１と、不純物分布の陳さが小嘔く、
改駄の篩い第２のエミツタ層１２とからｈａδれている
。
びターンオフ時の退寮ｌキャリア分布を第３図に附ＬＥ
、さ忙て紹４図に示す。同図に示しであるように、Ｐエ
ミツタ層１は、不純物分布の徐さが大きく、濃度の低い
弗１のエミツタ層１１と、不純物分布の陳さが小嘔く、
改駄の篩い第２のエミツタ層１２とからｈａδれている
。
ＧＴＯの定格平均′＃ｉＬ流暫良は、一般に５０〜２０
０ Ａ／ｃＩｒＬ” ＠ｌｊにあり、この時に、ＰＮ
ＰＮサイリスタ機造のＰエミツタ層から注入される正孔
濃度は１〜２ Ｘ １０１７Ｌｍ−” （らいである。
０ Ａ／ｃＩｒＬ” ＠ｌｊにあり、この時に、ＰＮ
ＰＮサイリスタ機造のＰエミツタ層から注入される正孔
濃度は１〜２ Ｘ １０１７Ｌｍ−” （らいである。
組４図に示しであるように不発ゆ１の実施例・では１第
１のエミツタ層１１に深ちをＷ、い、十Ｗ、、□とし、
＝ ＃Ｃｐを５８１０”ｃＩｒＬ−ａ Ｋして６す、
上記定格平均電流密度を維持するのに必禦なエミッタと
して充分な不純物濃度を有し、多数のキャリアをＮベー
ス層２へ注入できる。この状態では第４図において、Ｗ
ＮＢがＮベース幅として板前する。一方、第２のエミッ
タ）９１２は深さをＷＰ８□とし、Ｉ＃度をＣ；＝Ｉ
Ｘ １０” としている。ｉ１１述したように、ケート
ターンオフ時に発生する％＠、集中領域の箋、流蕾度−
はｌＸｌ０’〜２×１０４Ａ／ｃｒｆＬ２ にも達す
る。この鞘流を流す次め、１×１０ｃＩｒＬ 以上の正
孔をＰエミッタから注入してやらなくてはならない。そ
のため第１のエミッタＪ＊１１に一１Ｐエミッタとして
機能しなくなり、鍋磯度の止孔が翫２のエミツタ層１２
から注入されるようになるＯそのＭ釆−集果中領域では
、第１のエミッタＪ＠ ｔ ７ねベース匍域と考λてよ
いから実効Ｎベース＠はＷＮ８となる。
１のエミツタ層１１に深ちをＷ、い、十Ｗ、、□とし、
＝ ＃Ｃｐを５８１０”ｃＩｒＬ−ａ Ｋして６す、
上記定格平均電流密度を維持するのに必禦なエミッタと
して充分な不純物濃度を有し、多数のキャリアをＮベー
ス層２へ注入できる。この状態では第４図において、Ｗ
ＮＢがＮベース幅として板前する。一方、第２のエミッ
タ）９１２は深さをＷＰ８□とし、Ｉ＃度をＣ；＝Ｉ
Ｘ １０” としている。ｉ１１述したように、ケート
ターンオフ時に発生する％＠、集中領域の箋、流蕾度−
はｌＸｌ０’〜２×１０４Ａ／ｃｒｆＬ２ にも達す
る。この鞘流を流す次め、１×１０ｃＩｒＬ 以上の正
孔をＰエミッタから注入してやらなくてはならない。そ
のため第１のエミッタＪ＊１１に一１Ｐエミッタとして
機能しなくなり、鍋磯度の止孔が翫２のエミツタ層１２
から注入されるようになるＯそのＭ釆−集果中領域では
、第１のエミッタＪ＠ ｔ ７ねベース匍域と考λてよ
いから実効Ｎベース＠はＷＮ８となる。
こうして本実施←１によれは、定常１１作時におけるＮ
ベース幅を大趣くシないで、ケートターンオフ時の実効
Ｎベース幅を大幅に増加することができるから、定常オ
ン電圧Ｖ。ｎ１タ一ンオン時間などのサイリスタ特性を
損うことなくＩ ＡＴＯ（ｍａＸ） の増加をはかる
ことができる。
ベース幅を大趣くシないで、ケートターンオフ時の実効
Ｎベース幅を大幅に増加することができるから、定常オ
ン電圧Ｖ。ｎ１タ一ンオン時間などのサイリスタ特性を
損うことなくＩ ＡＴＯ（ｍａＸ） の増加をはかる
ことができる。
第３図において、ＷＮＢ＝ １５０ ｔｔｒｎ、 ＷＰ
、、 ＝５０ｔｔｍ、 Ｃｐ＝ １ ｘ １０”のＧＴ
ＯでＩ ＡＴＯ（ｍＪＬＸ）＝２０ＯＡ、Ｖｏｎ＝１．
５〜１．６Ｖであったものが、第４図の実施例で、ＷＮ
Ｂ＝１５０μｍ５ｅｐ＝５× １０１フ、 Ｃ，；
＝１ｘｌＯ、Ｗ、、＝５０ｔｔｍ。
、、 ＝５０ｔｔｍ、 Ｃｐ＝ １ ｘ １０”のＧＴ
ＯでＩ ＡＴＯ（ｍＪＬＸ）＝２０ＯＡ、Ｖｏｎ＝１．
５〜１．６Ｖであったものが、第４図の実施例で、ＷＮ
Ｂ＝１５０μｍ５ｅｐ＝５× １０１フ、 Ｃ，；
＝１ｘｌＯ、Ｗ、、＝５０ｔｔｍ。
Ｗ、、＝２０μ扉とした場合、Ｉ ＡＴＯ（ｍａｘ）
＝ ４５０〜５００Ａ、Ｖ ＝１．５〜１．６Ｖ
となり、オン電ｎ 圧を損うことなく 、Ｉ ＡＴＯＣｍａＸ）を大幅に改
魯することか可能になった。
＝ ４５０〜５００Ａ、Ｖ ＝１．５〜１．６Ｖ
となり、オン電ｎ 圧を損うことなく 、Ｉ ＡＴＯＣｍａＸ）を大幅に改
魯することか可能になった。
本丸１のもう一つの９ｅ： ７Ｍ ｖＩ＋を第４凶に釣
応塾ぜて＃８５図に示す。同図にかいてＮベース）＊Ｆ
、ｒ。
応塾ぜて＃８５図に示す。同図にかいてＮベース）＊Ｆ
、ｒ。
Ｐエミッタｈｉｔから陥れた部分を低不和ｉ物磯良の第
１のべ一２層２１とし、ＰエミッタＪｖｋ側の部分に不
純物濃度の商い第２のベース膚２２を設けている。この
ようにするとよく知られている！！５ＫＮベースｍＷＮ
Ｂを増加させないでも順方向阻止電圧を大幅に収嵜でき
る。本＊ｂＶＣよっても、第１のエミッタ鳩ｔｚｆ設け
ることにより、ゲートターンオフ時の笑幼Ｎベース帽を
大きくすることができるから、オン電圧、スイッチング
特性かすぐれたＩ ＡＴＯ（ｍａｘ） の大きな高耐
圧ＧＴＯが実現できる。
１のべ一２層２１とし、ＰエミッタＪｖｋ側の部分に不
純物濃度の商い第２のベース膚２２を設けている。この
ようにするとよく知られている！！５ＫＮベースｍＷＮ
Ｂを増加させないでも順方向阻止電圧を大幅に収嵜でき
る。本＊ｂＶＣよっても、第１のエミッタ鳩ｔｚｆ設け
ることにより、ゲートターンオフ時の笑幼Ｎベース帽を
大きくすることができるから、オン電圧、スイッチング
特性かすぐれたＩ ＡＴＯ（ｍａｘ） の大きな高耐
圧ＧＴＯが実現できる。
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。
例えば本発明を実施したＰエミッタＩすの一地にＮベー
ス層と陽極との短ａ仰を設けた、いわゆるアノードショ
ーテッド型Ｇ ’Ｉ’ ０においても本発明の効果が＠
御できることｄいうまでもないｏ’ｌｌするに不発明の
非旨を逸脱しない範囲で糎々変形して実施することがで
きる。
ス層と陽極との短ａ仰を設けた、いわゆるアノードショ
ーテッド型Ｇ ’Ｉ’ ０においても本発明の効果が＠
御できることｄいうまでもないｏ’ｌｌするに不発明の
非旨を逸脱しない範囲で糎々変形して実施することがで
きる。
４．し、ＩＩＩＭＩの押手な銃側
第１凶は一般的ｌクートノーン万フザイリスタの４４漬
會小す凶、第２凶番クゲートターンオフ時の電圧、穎流
技形を示す凶、第３凶は伝来のＧ Ｔ Ｏでの不純物分
イ１】と’ｔＪａ、 ｒｔ集中穎城のキャリア分イ１１
の変化をｊ・す図、狗４図（ヴ渾％ゆ１の一実施１５１
１０Ｇ ’ｌ’ ０での不純物か曲と籍６１＋）系中領
域のキャリア分布の変化を示す図、第５図ａ、１ｍの実
施ν１１のＧＴＯでの不純１分／Ｆ５と知流染中領域の
キャリア分布の変化音２トす図でｔ’ノる。
會小す凶、第２凶番クゲートターンオフ時の電圧、穎流
技形を示す凶、第３凶は伝来のＧ Ｔ Ｏでの不純物分
イ１】と’ｔＪａ、 ｒｔ集中穎城のキャリア分イ１１
の変化をｊ・す図、狗４図（ヴ渾％ゆ１の一実施１５１
１０Ｇ ’ｌ’ ０での不純物か曲と籍６１＋）系中領
域のキャリア分布の変化を示す図、第５図ａ、１ｍの実
施ν１１のＧＴＯでの不純１分／Ｆ５と知流染中領域の
キャリア分布の変化音２トす図でｔ’ノる。
！・・・Ｐエミツメノ１．２・・・Ｎベースノ曽、３・
・・Ｐベース１ｖ１４・・・Ｎエミッタ）ｋ、ｂ・・・
ケー１１ｍ、６ ・・・ Ｉ榊う 小ν１、 ７ ・・
・ 陰七Ｖ １ ノ Ｉ ・・・ ＆→ ｌ の
エ ミ ツ タ ノー―、１２・・・紬２のエミツク増
。
・・Ｐベース１ｖ１４・・・Ｎエミッタ）ｋ、ｂ・・・
ケー１１ｍ、６ ・・・ Ｉ榊う 小ν１、 ７ ・・
・ 陰七Ｖ １ ノ Ｉ ・・・ ＆→ ｌ の
エ ミ ツ タ ノー―、１２・・・紬２のエミツク増
。
Claims (3)
- （１）導を型を交互に異ならせて積層した形の４つの半
導体層からなるケートターンオフサイリスタにおいて、
陽極側のエミツタ層を、不純物分布の深さが大きく、濃
度が低い第１のエミッタ〜と、不純物分布の深さが小さ
く、ターンオフ時に十分な電流密度を維持するに足る高
い濃度の第２のエミツタ層とから構成したことを％ｔと
するゲートターンオフサイリスタ。 - （２） 前記第１のエミツタ層の不純物＋！［を５×
１０ ”７ｃｍ３ 以下にし、第２のエミツタ層の不
純物濃度をそれ以上にした特許請求の範囲第（１）項記
載のゲートターンオフサイリスタ。 - （３）前記エミツタ層に一従するベース層のうちエミツ
タ層側の領域の不純物濃度を他の領域より高くした特許
請求の範囲第（１）項記載のゲートターンオフサイリス
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194762A JPS5896764A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194762A JPS5896764A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5896764A true JPS5896764A (ja) | 1983-06-08 |
Family
ID=16329808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56194762A Pending JPS5896764A (ja) | 1981-12-03 | 1981-12-03 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5896764A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4951884A (ja) * | 1972-06-09 | 1974-05-20 | ||
| JPS5021345A (ja) * | 1973-06-27 | 1975-03-06 | ||
| JPS5099481A (ja) * | 1973-12-28 | 1975-08-07 | ||
| JPS5186983A (en) * | 1974-12-23 | 1976-07-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | 2 tsunoanteijotaiojusuru koshuhayo no handotaisoshi |
| JPS55165675A (en) * | 1979-06-11 | 1980-12-24 | Toshiba Corp | Thyristor |
-
1981
- 1981-12-03 JP JP56194762A patent/JPS5896764A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4951884A (ja) * | 1972-06-09 | 1974-05-20 | ||
| JPS5021345A (ja) * | 1973-06-27 | 1975-03-06 | ||
| JPS5099481A (ja) * | 1973-12-28 | 1975-08-07 | ||
| JPS5186983A (en) * | 1974-12-23 | 1976-07-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | 2 tsunoanteijotaiojusuru koshuhayo no handotaisoshi |
| JPS55165675A (en) * | 1979-06-11 | 1980-12-24 | Toshiba Corp | Thyristor |
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