JPS594074A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置

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Publication number
JPS594074A
JPS594074A JP57112924A JP11292482A JPS594074A JP S594074 A JPS594074 A JP S594074A JP 57112924 A JP57112924 A JP 57112924A JP 11292482 A JP11292482 A JP 11292482A JP S594074 A JPS594074 A JP S594074A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gto
thyristor
gate
scr38
Prior art date
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Pending
Application number
JP57112924A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromichi Ohashi
弘通 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57112924A priority Critical patent/JPS594074A/ja
Publication of JPS594074A publication Critical patent/JPS594074A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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 

Landscapes

  • Thyristors (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はデートターンオフサイリスク装置のゲート構造
に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
ダートターンオフサイリスタ(GTO) iダートに正
、負の信号を加えるとオン状態とオフ状態をスイッチで
鳶る機能を持ったサイリスタである。GTOをインバー
タやチョッノjに使用すると通常のサイリスクを使用し
た場合に必要々強制転流回路が省略できるので装置が小
型軽量化で^、転流回路から発生する騒音がなくなり、
効率を向上できるという特徴がある。
GTOのダート回路は主回路と制御回路の電気的絶縁を
とるため、通常のサイリスクと同様に・母ルストランス
を使うことが望ましいが、第1図に示すようなオンゲー
ト回路とオフゲート回路間の干渉が問題に々っていた。
、第1図におい) て1ノはGTo、7.?はオンイム号、14へ送るため
のノチルストランス、13はオフ@号15を送るための
/やルストランスである。例えばオン信号14をノ臂ル
ストランス12の1次側に印加すると、実線16で示し
た本来のケ゛−ト信号の他に点線17で示す電流がパル
ストランス13の2次・側を経由して流れるため信号伝
送効率が著しく低下する。
第2図にこの問題を解決するために実施している従来例
を示す。
第2図において、オンゲート回路22は制御回路のある
大地側と電源トランス221およびノ’?ルストランス
222で電気的に絶縁されている。電源トランス22ノ
の2次側のコンデンサ223はダイオード224と充電
抵抗225を介して流れる電流によって充電されている
。・臂ルストランス222を介してオン信号226を送
るとトランジスタ227のペース回路に電流が流れトラ
ンジスタ227がオンし、コンデンサ223の放電電荷
がGTO21のケ゛−ト回路を流れGTO21はターン
オンする。オフダート回路23にあるパルストランス2
31の2次側にはサイリスタ232が図示のごとく接続
しであるから、オン電流の一部がノ4ルストランス23
1の2次側に分流することはない。次にオフ信号233
をトランジスタ234のペース回路に流すとノ9ルスト
ランス23−1の1次側に電、流が流れる。この時、パ
ルストランス23ノの2次側に設けたサイリスタ232
のダート抵抗235に流れるダート電流によりサイリス
タ232がターンオンし%GTO21のゲートに負のダ
ート電流が流れG’!’021はターンメツする。この
時、オンゲート回路22のトランジスタ227はオフ状
態にあるから、負のダート矩、流がオフゲ−ト回路間イ
リス 〔背景技術の問題点〕 第2図から明らかなように、GTOでは、オンダート回
路とオフゲ−ト回路間イリス ようとすると、従来のサイリスタとくらべてダート回路
が非常に複雑なものになる欠点があった。
またGTOは通常ターンオフ特性を重視した素子設計を
おこなうため、従来のサイリスタにくらべてターンオン
特性が劣る傾向にあり、良好なターンオン特性を得るた
めオンケ“−ト回路に過大な霜7流を流す必要があった
。
〔発明の目的〕
本発明はこのような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簡易で実用性の高いダート回路構
成を持っ九〇TO装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明においては、GTO内部にオンダート回路として
の光トリが方式のパイロ、トサイリスタを一体的に設け
る。このパイロットサイリスタは、好ましくけそのカソ
ードエミッタ領域下のペース層の層抵抗を、GTOの主
カソードエミッタ領域下のペース層のそれより大きく設
定し、この・セイロットサイリスクを光トリがしてGT
Oをターンオンさせるようにする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、オンダート回路としての光トリが方式
のノやイロットサイリスタをGTO内に一体的に形成す
ることにより、オンダート回路とオフゲート回路間の干
渉が確実に防止されることは勿論、ダート回路構成が非
常に簡単なものとなる。また本発明によればターンオン
時のr−)感度をノjイロ、トサイリスタのダート構造
で独自に設定することができ、例えばそのカソードエミ
ッタ領域下のペース層の層抵抗をGTOの主カソードエ
ミッタ領域下のそれよシ大として、従来のGTOにはな
い優れたターンオン特性を得ることが容易にできる。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。第
3図は本発明の一実施例におけるGTOs oを示すも
ので(、)が模式的平面図、(b)はそのA−A′断面
図である。この構造はシリコンウェハにP型およびN型
の不純物を交互にドーピングして得られる。
図において31はPエミッタ層、32はNペース層、3
3はPペース層である。Pエミッタ層31の外側にはタ
ングステンなど、シリコンの熱膨張係数に近い金属板か
らなるアノード電極34を取付けである。
Pベース層33にはGTO30の主カソードエミッタと
なる複数に分割されたNエミツタ層35がウェハ中央部
を除く領域に放射状に分散配置されて形成されている。
Nエミツタ層35にはAI!などのカソード電極36が
、またPイー2層33には共通にゲート電極37が設け
てあり、アノード電極34とカソード%、r@36を両
側から金層スタングで圧接して外部回路と接続できるよ
うに、カソード電極36とNエミツタ層35からなるカ
ソードエミッタ部分は化学エツチング法などによ9台形
状に加工しである。このGTO3oのウェハ中央部のP
ペースr@33には、とのGTO30をターンオンさせ
るための・やイロットサイリスタ38を構成するNエミ
ツタ層38ノが形成されている。GTO30のダート電
極37はNエミツタ層38ノ上に寸で延圧させテ/f 
イロットサイリスタ38のカソード電極を兼用させてい
る。そしてNエミツタ層38ノで囲まれた領域のPイー
2層33表面部がこのパイロットサイリスタ38の受光
部382となり、ここに光信号383が11θ躬沁ノす
るようにlっている。メNエミッタ層3511丁のPベ
ース1v、の方がNエミツタ層381 i白]・のそね
よりルlくなっており、こhによりGTO領JMzのP
ベース層の層抵抗ρ。に比べてパイロットサイリスタf
tfJdのPベース層の層抵抗ρ かより人さい値にな
るように工夫さflている。
このような構造として、パイロットサイリスタ38の受
光部382に光信列383をが射すると、パイロットサ
イリスタ38かターンオンする。例えば第3図の構造の
パイロットサイリスタ38のNエミッタN38ノの内周
の半径をrl、光信号383の光束の半径をrさrt、
Nエミツタ層38ノの外周の半径をr重とすると、パイ
ロットサイリスタ38は光イh七のエネルギーφがφ”
=10/ρ (]、 ]+2−6nrt / r重)ワ
ットとなるとターンオンする。rI= r = 1.5
前m、rl=2胴、ρ =1500Ω/口 とするとφ
*中4.4 mWとなる。良好なターンオン斗f性を得
るためオーバドライブファクタを4とするとφ=17.
6mWとなる。発光ダイオードなどの光源を受光部38
2に近接して取付けi]は、発光ダイオードの駆飢電流
1ti ILED= 0.5 Aでφ−j 7.6 m
Wを充分VC実現うることができる。パイロット1ノイ
リヌタ38がターンオン1′るとこのターンメン′14
J、流はGTO30のゲート化゛らとして擦能し、GT
O、? Of確実にターンメンさせる。GTOu一般に
良好なターンオフ%性を得るため、従来のツイリヌタと
比較してターンオン重性が犠%:になる傾向があった。
本実施例ではターンオン特性を決定するケ゛−ト感度は
パイロットサイリスタ38のゲート構造で決定さh−1
GT0.90のターンオフ物性と無関係に設計できるた
め、前述した問題を完全、に解消することができる。本
実加JfllによるGTOをゲートターンオフする時V
仁は従来のGTO同様に、ゲートへ、極37とカソード
電極36の間rc負バイアヌを印加すノ]はよい。
又GT0.90かターンメンし、オン電圧が減少すると
ノぞイロットサイリλり38部分を流り、る電流は急激
に減少し、保持電流以下になりオフ状態になるから、パ
イロットサイリスタ38にオフケ゛−ト市況を流し、ケ
゛−トターンオフする必披ばまったくなくなる。
第4図に本実施例によるGTO30とケ9−ト回路の組
合せの1例を示う゛。l−から明らかなようにオンケゞ
−ト回路としてHGTO、? 0内に光トリが方式のパ
イロットサイリスタが一体形成されているから外部に発
、光タ゛イオード41奢設けるだけでよく、オフグー)
 [4I4路42として電源42)、抵抗422トラン
ジヌタ423およびパルストランス424を設ける。仇
ってメンゲート回路とオフクー”−)1!−11路を完
全に分離できるため、とilらの回路間の干渉を完全に
除去できるはかりか、第2図と止転し、て明らかなよう
にケ゛−ト回路構成を大幅に簡略什できる。さらに本実
′M(i例によるGTOでは、ターンオン時のダート感
度を)ぐイロットザイリスタ38のゲート構造で独立し
て決定できるため、ターンオン、ターンオフ特性ともに
すぐt1/(ものを実現できる。
またターンメンを光信号でコントロールしているためオ
フグー) ’t’4流かパイロットサイリスタへ捷わり
込むことを防止するダイオードなどは一切不要となる。
本発明を適用できるGTOは前述した構造のものに限定
されるものではない。例えはアノード側にショーテッド
・エミッタ構造を持ったいわゆるアノードショーテッド
型GTOなど他の構造のGTOに対しても本発明が有効
であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来のGTOゲート回路構成を示
す図、第3図(a) l (b)は本発明の一実施例に
おけるGTOの構造を示す図、第4図はとのGTOのダ
ート回路描成を示す図である。 30・・・GTOlJJ・・・Pエミッタ、32・・・
Nベース#SS・・・Pベース層、34・・・アノード
電tM、35 ・NエミッタN(主カソードエミッタ)
、36・・・カソードを極、32・・・ダート%L極(
tEパイロットザイリスクのカソードを極)、38・・
・パイロットサイリスタ、38ノ・・・Nエミツタ層、
382・・・受光部、383・・・う1c化号、4ノ・
・・発光ダイメート、42・・・オフヶ9−ト回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦356−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  ゲートターンオフサイリスクと、これをター
    ンオンするためのオンダート回路およびターンオフする
    ためのオフr−)回路を備えた装置において、前記オン
    r−)回路として、前記ダートターンオフサイリスタの
    主カソードエミッタ領域に隣接する領域に光トリが方式
    の・母イロットサイリスタを一体的に形成してなること
    を特徴とするダートターンオフサイリスタ装置。
  2. (2)  前記・セイロットサイリスタは、そのカソー
    ドエミッタ領域下のペース層の層抵抗が前記主カソード
    エミッタ領域下のペース層の層抵抗よシ大きいことを特
    徴とする特許績求の範囲第1拍記載のダートターンオフ
    サイリスタ装置。
JP57112924A 1982-06-30 1982-06-30 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置 Pending JPS594074A (ja)

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JP57112924A JPS594074A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置

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JP57112924A JPS594074A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置

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JPS594074A true JPS594074A (ja) 1984-01-10

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JP57112924A Pending JPS594074A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508315A (ja) * 1973-05-25 1975-01-28
JPS5718713A (en) * 1980-07-09 1982-01-30 Nitto Electric Ind Co Ltd Preparation of high polymeric emulsion containing glycidyl group
JPS5799773A (en) * 1980-12-13 1982-06-21 Fuji Electric Co Ltd Composite thyristor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS5799773A (en) * 1980-12-13 1982-06-21 Fuji Electric Co Ltd Composite thyristor

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