JPS6043036B2 - サイリスタ - Google Patents

サイリスタ

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JPS6043036B2
JPS6043036B2 JP55158065A JP15806580A JPS6043036B2 JP S6043036 B2 JPS6043036 B2 JP S6043036B2 JP 55158065 A JP55158065 A JP 55158065A JP 15806580 A JP15806580 A JP 15806580A JP S6043036 B2 JPS6043036 B2 JP S6043036B2
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JP
Japan
Prior art keywords
emitter
electrode
layer
base layer
thyristor
Prior art date
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Expired
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JP55158065A
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English (en)
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JPS5683069A (en
Inventor
フ−ベルト・パタロング
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.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPS5683069A publication Critical patent/JPS5683069A/ja
Publication of JPS6043036B2 publication Critical patent/JPS6043036B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D18/00Thyristors
    • H10D18/60Gate-turn-off devices 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D18/00Thyristors
    • H10D18/60Gate-turn-off devices 
    • H10D18/65Gate-turn-off devices  with turn-off by field effect 
    • H10D18/655Gate-turn-off devices  with turn-off by field effect  produced by insulated gate structures

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  • Thyristors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外側にある第一の電極を備えたNエミッタ層
、外側にある第二の電極を備えたPエミッタ層およびこ
れらの層にそれぞれ隣接するベース層を含む半導体基板
と、この半導体基板の表面に配置され、両エミッタ層の
一つと隣接するベース層の間のPN接合を選択的に低抵
抗に橋絡することによりサイリスタの導通をオフにする
ことができるエミッタショート回路を備えたサイリスタ
に関する。
このようなサイリスタは米国特許第3243669号
明細書から公知である。
それにおいては制御可能なエミッタショート部はカソー
ド(アノード)と接続された第一の導電形の半導体領域
、ベース層と接続された第一の導電形の第二の半導体領
域およびこれらの領域の間に存在する第二の導電形の中
間層からなり、その場合中間層はサイリスタの界面に配
置され薄い電気絶縁層によつてそれと分離された制御端
子を備えたゲートによつて覆われJている。 制御端子
への制御電圧の印加によつて行われるエミッタショート
部のターンオフの際にサイリスタはオン状態から順方向
に印加された電圧に拘らず負荷電流が実際上流れないオ
フ状態に転換される。
オフ状態からオン状態への転換は絶縁ゲートを介して制
御されるサイリスタの内側にある両ベース層の間のPN
接合を橋絡する別の短絡構造のゲートへの第二の制御電
圧の印加によつて行われる。その短絡構造は勿論比較的
高い接続費用を前提とする。そのほかに時間的に引つづ
いて同調されねばならぬ二つの制御電圧には困難が結び
付く。本発明の目的は簡単な構成で簡単な方法で作動で
きる最初に述べた種類のサイリスタを提供することにあ
る。
この目的はNエミッタ層(Pエミッタ層)が複数の条状
エミッタ領域に分割され、この分割された各部分は互い
に導電的に配線接続されて第一(第二)電極を形成し、
また互いに導電的に接続された複数の条状短絡電極が、
前記エミッタ領域に沿つて設けられ、それぞれのエミッ
タ領域の内側において、半導体基板の表面まで延びてい
る隣接ベース層の部分に接触し、さらにこのベース層に
接触された短絡電極は前記第一(第二)電極の各部分と
制御可能な電界効果トランジスタを介して配線接続され
、ベース層またはその一つの区域が点弧回路のための端
子を有する点弧電極を備え、前記制御可能な電界効果ト
ランジスタが前記点弧回路と接続された制御入力端子を
有することにより達成される。
本発明によつて得られる利益は特にサイリスタのオン状
態からオフ状態へのターンオフおよびその逆がサイリス
タの表面上に設けられた同一の短絡構造によつてその都
度行われることにある。
本発明を以下図を引用して詳細に説明する。第1図およ
び第2図に示されたサイリスタは、例えば下一ピングさ
れたシリコンからなる交互に異ある導電形の半導体層1
ないし4を備えた半導体素体を有する。それにおいてエ
ミッタ区域1a。ないし1dからなる外側にあるN形層
1がNエミッタ層と呼ばれ、外側にあるP形層4がPエ
ミッタ層と呼ばれる。P形層2とN形層3はいわゆるベ
ース層を形成する。Pエミッタ層4はアノード端子Aを
有するアノード5を備えている。エミツ・夕区域1aな
いし1dは第2図には上下に通る条として見られ、それ
は互に平行に位置し環状構造6の内側に配置されている
。この環状構造は、第2図で上下に通る連結路7ないし
9によつて完成される短絡電極の外側部分を形成する。
この連結路はそれぞれ条状のNエミッタ区域1aないし
1dにならんで通る短絡電極を形成する。見やすくする
ために部分6ないし9を第2図では斜線を引いて示して
いる。第2図のI−1線断面図を示す第1図から、条状
のNエミッタ区域1aないし1dは相互に配線により導
電接続され共通のカソード端子Kに導かれるカソード部
分10ないし13によつて覆われJている。
短絡電極7ないし9はそれぞれ表面Fまで延びるベース
層2の各部分に設けられている。相互にそして部分6と
導電接続された部分7ないし9は電子スイッチ例えば電
界効果トランジスタ14の第一端子に導かれ、電子スイ
ッチの第二端.子は共通のカソード端子Kと接続されて
いる。制御電圧U1を電子スイッチ14の制御端子Gに
印加すると、電子スイッチ14は閉じ、その際エミッタ
区域1aないし1dとベース層2の間のPN接合はスイ
ッチ14を介してそれぞれ短絡され”る。それによりサ
イリスタは、端子AおよびKに順方向の極性の電圧にも
拘らす実際上負荷電流が流れないオフ状態にある。熱的
に発生した正孔はベース層2からカソードに向つて導か
れるので、Nエミッタ区域1aないし1dからはベース
層2にキャリヤは注入されない。環6の内側の短絡電極
7ないし9が一様に分布している場合には、望まない点
弧現象に対するサイリスタの良好な安定性が生ずる。丁
度時点t1に至つた時にGの制御電圧U1をオフすると
スイッチ14は開き、それによつてエミッタ短絡は効力
がなくなる。その結果サイリスタの点弧が起こる。それ
に応じて負荷電流はAおよびKに接続された負荷回路を
低抵抗のサイリスタを介して流れる。サイリスタのター
ンオフは時点ちに至つてGICU1を改めて印加するこ
とによつて行われる。AおよびKに交流電圧がかかつて
いる場合には、U1の印加の前に零電位通過が起こり、
それによつて同様にターンオフが行われる。本発明の発
展によりスイッチ14に直列に、スイッチ14が閉じた
場合に1aないし1dと2の間のPN接合にそれぞれ逆
方向に電圧がかかるような極性の直流電源15を備える
ならば、ターンオフ動作が促進されオフ状態におけるよ
り良好な阻止特性が得られる。
点弧過程の促進のためには、第1図に示す回路を短絡電
極、例えば8が第1図に破線で図示したように他のもの
と分離されるように変更することがさらに有効である。
分離された電極をそれから点弧電流回路Z1の端子Zに
接続する。それによつて電極8は点弧電極として働く。
場合によつては電極8も部分6,7および9と接続した
ままでもよく、その際はそれらの部分も点弧電極として
働く。Z1によつて与えられる点弧パルスP1は時点ち
にベース層2に供給される。第3図は本発明の他の実施
例を示す。
それは部分10ないし13がもはやカソード端子Kと接
続されていないて補助エミッタ電極の部分を形成する点
で第1図と異なる。外側の環6はなく、この場合部分1
0の左縁はNエミッタ区域1aの左縁を超えてそこに位
置する1aと2の間のPN接合を橋絡するに至るまで延
長されている。同じことが1dの右縁におけるPN接合
を橋絡する13の右縁に対してもあてはまる。さらに第
3図においては主エミッタ層16および17が備えられ
、それはカソードの部分18,19によつて覆われてい
る。部分18,19は共通のカソード端子Kに導かれて
いる。主エミッタ層16,17は、ベース層2の表面F
まで延びここで部分18,19と接続されている領域に
よつて貫通されている。区域20はサイリスタのオフ状
態では望ましくない主エミッタ層中の点弧動作を妨げる
固定エミッタショート部を形成する。電子スイッチ14
は端子Gへの制御電圧の印加がなければ閉じた状態にあ
るように形成されるのが有効である。スイッチ14が閉
じた場合にはベース層2と補助エミッタ区域1aないし
1dの間のPn接合は低抵抗に橋絡されるので、補助エ
ミッタ区域の領域内には補助電流が構成されない。
ゲートGへの電圧パルスP1の印加の際にスイッチ14
が開き、橋絡が除去され、部分10と13の延長された
縁区域を介して主エミッタ領域18および19に向けら
れそこで急速な点弧動作をひき起こす補助エミッタ電流
が生ずる。それによつてサイリスタはAとKの間に負荷
電流が流れる導通状態に転換される。立下りP1の後ス
イッチ14が再び閉じ補助エミッタ電流が中断された時
も、N主エミッタ層を介して流れる主電流は継続する。
アノードカソード間の電圧がしや断された時または交流
電圧が扱われるならばその電圧のすぐ次の零電位通過に
よつてサイリスタはその時始めてオフ状態に転換される
。第1図を引用して取扱われた区域1aないし1dと層
2の間のPn葬合に逆方向電圧をかける電源15の接続
による安定性の改善は第3図に示す実施例に対しても意
味がある。
さらにここでも既に述べた点弧電流回路Z1の接続によ
り点弧動作の促進が得られる。
その場合Gを点弧電流回路Z1の端子Zと接続すること
ができる。この場合にベース層2への点弧電流の供給の
際にZに取出すことのできるパルスP1としてのパルス
電圧が用いられる。補助エミッタ区域を備えたサイリス
タは書籍、半導体電子工学シリーズ第5巻、スペンケ(
E.Spenk)著「Pn接合(Pn−Ubergan
ge)」ベルリン、スプリンゲル出版社(Sprin?
RVerlag)197咋出版、第123および124
頁に記載されている。
スイッチ14はサイリスタの半導体素体中に有利に集積
できるMIS電界効果トランジスタからなるのが有効で
ある。
以上述べられた本発明の実施形式からはずれてオフでき
るエミッタショート部をPエミッタ層4に付属させても
よい。
そのようなサイリスタ構造の説明のためには、第1図お
よび第3図が、符号AおよびKを互に交換し、半導体の
各部全体を反対の導電形を備え、用いられる電圧もしく
はパルス電圧を逆極性にするならば役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の第2図のI−1線断面図、
第2図はその平面図、第3図は他の実施例の断面図であ
る。 1a,1b,1c,1d・・・・・・エミッタ区域、2
・・・pベース層、3・・・・・・nベース層、6,7
,8,9・・・・・・短絡電極、10,11,12,1
3・・・・・エミッタ電極、14・・・・・・電界効果
トランジスl夕、16,17・・・・・・主エミッタ層
、F・・・・・・半導体基板表面、21・・・・・点弧
回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 外側にある第一の電極を備えたNエミッタ層、外側
    にある第二の電極を備えたPエミッタ層およびこれらの
    層にそれぞれ隣接するベース層を含む半導体基板と、こ
    の半導体基板の表面に配置され、両エミッタ層の一つと
    隣接するベース層の間のPN接合を選択的に低抵抗に橋
    絡することによりサイリスタの導通をオフにすることが
    できるエミッタショート回路を備えたものにおいて、N
    エミッタ層(Pエミッタ層)が複数の条状エミッタ領域
    に分割され、この分割された各部分は互いに導電的に配
    線接続されて第一(第二)電極を形成し、また互いに導
    電的に接続された複数の条状短絡電極が、前記エミッタ
    領域に沿つて設けられ、それぞれのエミッタ領域の内側
    において半導体基板の表面まで延びている隣接ベース層
    の部分に接触し、さらにこのベース層に接触された短絡
    電極は前記第一(第二)電極の各部分と制御可能な電界
    効果トランジスタを介して配線接続され、ベース層また
    はその一つの区域が点弧回路のための端子を有する点弧
    電極を備え、前記制御可能な電界効果トランジスタが前
    記点弧回路と接続された制御入力端子を有することを特
    徴とするサイリスタ。
JP55158065A 1979-11-09 1980-11-10 サイリスタ Expired JPS6043036B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792945391 DE2945391A1 (de) 1979-11-09 1979-11-09 Thyristor mit einem abschaltbaren emitter-kurzschluss
DE2945391.6 1979-11-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5683069A JPS5683069A (en) 1981-07-07
JPS6043036B2 true JPS6043036B2 (ja) 1985-09-26

Family

ID=6085631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP55158065A Expired JPS6043036B2 (ja) 1979-11-09 1980-11-10 サイリスタ

Country Status (2)

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JP (1) JPS6043036B2 (ja)
DE (1) DE2945391A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Also Published As

Publication number Publication date
JPS5683069A (en) 1981-07-07
DE2945391A1 (de) 1981-05-21

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