JPS6050959A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタ - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はゲートターンオフサイリスタ（以下ＧＴＯと略
す）に係シ、特に大容量ＧＴＯの最大しゃ断電流を大き
くするための電極構造に関するものである。

〔発明の背景〕

ＧＴＯのターンオフ動作は半導体基体の中に蓄積された
電子、正孔などの過剰キアリアを負のゲート電流によっ
て素早く外部に排除することでおこる。そのため、ＧＴ
Ｏでは電流の導通領域からゲート電流をできるだけ引出
し易くするよう構造上の配慮がなされている。一般には
、周囲をゲート電極で取囲んだ細長い短冊状のカソード
エミツタ層を電流容量に応じて多数並置した構造が採ら
れる。

第１図は従来のゲートターンオフサイリスタの四半分の
カソード側平面パターンを示しており、円形の半導体基
体１の一主表面にカソードエミツタ層２が短冊状に分割
かつ分離してカソードベース層３と共に露出している。

各カソードエミツタ層２、カソードベース層３にはカソ
ード電極、ゲ−ト電極が低抵抗接触されているが第１図
では省略されている。ゲート電極は各カソードエミツタ
層２を取囲むように設けられ、中央の点線で示した領域
Ｒにゲートリードが接続される。各カソードエミツタ層
２はリード接続部几に対し三重放射状に配列された形と
なっている。

第１図のＡ−Ａ切断線からの斜視図を第２図で示してい
る。

第２図に示すように半導体基体１は、カソードエミツタ
層２、カソードベース層３の他にアノードベース層４、
アノードエミツタ層５を有し、１対の主表面間に順次導
電型が異なるよう積層されている。各カソードエミツタ
層２にはカソード電１但６が、カソードベース層３には
各カソードエミツタ層２を取囲むようにゲート電極７が
、そして、アノードエミツタ層５にはアノード電極８が
低抵抗接触されている。

各カソードエミツタ層２とアノードエミツタ層５間で各
々電流が分流して流れるので、各カソードエミツタ層２
を中心として単位ゲートターンオフザイリスタ（以下単
位ＧＴＯと略す）が構成された形とみなせる。

長さ約３關、幅約０．３諭の短冊状カソードエミツタ層
２を取囲むゲート電極７は各カソードエミッタＮ２のカ
ソード電極６より一段低いところにあり、半導体基体１
上にドーナツ状の電極板を圧接し、各単位ＧＴＯが並列
動作するようにすると共に、リード接続部Ｒにゲートリ
ードを圧接して、ゲート電極７を介して全ての単位ＧＴ
Ｏにゲート信号がゆきわたるようにしている。

各単位ＧＴＯが同時に動作すれば、電流容量は単位ＧＴ
Ｏの数に比例させることができる。しかしながら、リー
ド接続部Ｒに近い配列のものと、離れた配列のものとで
は、ゲート電極７内における抵抗降下で、ゲート電流に
差を生じ、必ずしも全ての単位ＧＴＯが同時に動作しな
い。そして、特に、ターンオフ動作時には、遅れている
単位ＧＴＯに早く動作し易い単位ＧＴＯから電流が移っ
てきて、一層、ターンオフしづらくなり、最後には、タ
ーンオフできなくなって熱破壊するとともある。

このような、ターンオフ失敗は、よシ多重配列に々る程
顕著になる。

〔発明の目的〕

従って、本発明の目的は、最大しゃ断電流を向上するこ
とができるＧＴＯを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明ＧＴＯの特徴とするところは、リード接続部に対
して最離重配列の単位ＧＴＯにおけるカソードエミツタ
層の幅方向一方何のゲート電極を他方側のゲート電極よ
り高抵抗をもってリード接続部と電気的に接続させてい
ることにある。

本発明者等の実験によれば、上記の如く、一方何のゲー
ト電極を他方側のゲート電極より高抵抗をもってリード
接続部と′；［Ｌ気的に接続させた単位ＧＴＯ（以下、
フロートゲート単位ＧＴＯと略す）は、両側のゲート電
極がほぼ等しい抵抗をもってリード接続部と電気的に接
続されている従来からの単位ＧＴＯ（以下通常ゲート単
位ＧＴＯと略す）よりも、ターンオフ動作は遅いものの
、大電流をしゃ断でき、しゃ断能力が大きいことを確か
めている。

従って、フロートゲート単位ＧＴＯ′＠：最離重配列の
単位ＧＴＯとして用い、それ以外の配列の単位ＧＴＯを
通常ゲート単位ＧＴＯとすることにより、通常ゲート単
位ＧＴＯでのゲート電流のばらつきによる未しゃ断電流
をフロートゲート単位ＧＴＯに負わせることにより、通
常ゲート単位ＧＴＯはすみやかにターンオフさせておい
て、次に、フロートゲート単位ＧＴＯで確実にターンオ
フさせることに在る。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示しており、カソード側平
面パターンの一部である。

第１図、第２図と同一符号は同一物、相当物を示してい
る。

図中、Ｓｌはリード接続部に近い側でｚ　８２は半導体
基体１の周縁側である。

カソードエミツタ層ｚａ〜２Ｃは第１図のＧ！ｌ’０の
Ｍ外Ｍ列のカソードエミツタ層２に対応するものである
。ゲート電極はリード接続部と直接接続関係を持つ部分
７ａとカソードベース層３の内部抵抗を介して部分７ａ
に接続され、部分７ａとは分離している部分７ｂとから
構成されている。ゲート電極部分７ｂはフロートゲート
電極であり、ゲート電極部分７ａは通常ケート電極であ
る。

部分７ａと７ｂは、各カソードエミツタ層２８〜２Ｃを
はさんで１個おきに配置されている。従って、各カソー
ドエミツタ層２ａ〜２Ｃの幅方向の両側には、ゲート電
極部分７ａと７ｂが１個ずつ配置された形となっている
。

従って、各カソードエミツタ層２ａ〜２Ｃを中心とする
リード接続部から最も離れた配列の単位ＧＴＯは全てフ
ロートゲート単位Ｇ　ｉ’　０となっている。

仮りに第１図でリード接続部に近い側から各単位ＧＴＯ
の多重配列を第一列、第二列、第三列と呼ぶと、通常ゲ
ート単位ＧＴＯをもって構成される第一列、第二列の各
単位ＧＴＯと第三列の各フロートゲート単位ＧＴＯとで
はターンオフ動作速度に差があるので、第ｉ列、第二列
の各単位Ｇ’ｌ’０はすみやかにターンオフする。一方
、第三列の各単位ＧＴＯは亀−列、第二列の通常ゲート
単位ＧＧＴＯから、それらがしゃ断すべき電流の一部が
移されてきても、見分しゃ断能力があり、余裕をもって
いるので、移転されてきた電流も含めて、ターンオフを
行う。

第１図に示す従来のＧＴＯは、耐圧２．５ｋＶ、で最大
しゃ断電流が１２０ＯＡであったが、最外周の単位ＧＴ
Ｏｉフロートゲート単位Ｇ　’Ｌ’　０とし全単位ＧＴ
Ｏ数を同一とした本発明のＧＴＯでは耐圧２．５　ｋＶ
で、最大しゃ断電流は２０００Ａであつブζ。

本発明は上記の実施例に係らず、下記の態様において実
施可能である。

１、リード接続部を半導体基体の周縁に配置したものに
おいて、フロートゲート単位ＧＴＯは半導体基体の中心
部の配列のものに適用。

２、リード接続部を四重配列の第二列と第三列の間にリ
ング状に設けたような多重中間リングゲート構造のもの
において、最外列と最内列のものにフロートゲート単位
ＧＴＯを適用。

３、弧状のカソードエミツタ層を同心的に多重配列した
ものにおいて、リード接続部が最も離れた列のものにフ
ロートゲート単位ＧＴＯを適用。

４、　アノードベース層８がアノード電極に低抵抗接触
したアノードエミッタ短終型のものにおいて、リード接
続部から板も＾（Ｌれた列の単位ＧＴＯにフロートゲー
ト単位ＧＴＯを適用。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、最大しゃ断電流
を向上させだＧＴＯを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＧＴＯの四半外のカソード側平面パター
ンを示す図、第２図は第１図のＡ−Ａ切断４ち（に沿っ
た断面斜視図、第３図は本発明の一実施例に係るＧＴＯ
のｆｊｓ分的カソード側平面パターンを示す図である。 ■・・・半導体基体、２．２ａ〜２Ｃ・・・カソードエ
ミツタ層、３・・・カソードベース層、４・・・アノー
ドベース層、５・・・アノードエミツタ層、６＋６ａ＋
６Ｃ・・・カソード電極、７・・・ゲート電極、７ａ・
・・通常ゲート′市極、７ｂ・・・フロートゲート電極
、８・・・佑１０ 策２霞 高３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基体の１対の主表面間に導電型が順次異なる
   ４個の半導体層が積層され、一方の最外層は一方の主表
   面に短冊状に分割かつ分離されて隣接する一方の中間層
   と共に露出し、短冊状の各一方最外層にはそれぞれカソ
   ード電極、他方の最外層にはアノード電極が低抵抗接触
   し、一方の中間層にはゲート電極が各短冊状一方最外層
   を取囲むように低抵抗接触し、各短佃状一方最外層はゲ
   ート電極のリード接続部に対して多重配列されているゲ
   ートターンオフサイリスタにおいて、リード接続部に対
   して最離重配列の各一方最外層の幅方向一方何のゲート
   電極部分は他方側のゲート電極部分よシ高抵抗をもって
   リード接続部と電気的に接続されていることを特徴とす
   るゲートターンオフサイリスタ。