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Info
- 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
- 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
Links
Classifications
-
- 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。
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。
に関するものである。
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。
、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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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−
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)
- (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) 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57112924A JPS594074A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57112924A JPS594074A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS594074A true JPS594074A (ja) | 1984-01-10 |
Family
ID=14598896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57112924A Pending JPS594074A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | ゲ−トタ−ンオフサイリスタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS594074A (ja) |
Citations (3)
| 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 |
-
1982
- 1982-06-30 JP JP57112924A patent/JPS594074A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| 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 |
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