JPS6110986B2 - - Google Patents
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- JPS6110986B2 JPS6110986B2 JP51155908A JP15590876A JPS6110986B2 JP S6110986 B2 JPS6110986 B2 JP S6110986B2 JP 51155908 A JP51155908 A JP 51155908A JP 15590876 A JP15590876 A JP 15590876A JP S6110986 B2 JPS6110986 B2 JP S6110986B2
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- Japan
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- layer
- base layer
- thyristor
- emitter
- emitter layer
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はサイリスタ、特に光でトリガさせる光
サイリスタの改良に関する。
サイリスタの改良に関する。
光の照射によつてターンオンスイツチングさせ
る従来のいわゆる光サイリスタは、従来のサイリ
スタで問題であつたゲート回路と主回路との絶縁
の問題及び定格臨界オン電流上昇率の向上の両面
で通常のゲート型サイリスタに比較して有利な特
徴を有している。しかしながら、光サイリスタの
耐圧力を高めるためには半導体ウエハの厚みや
pn接合の深さを増さねばならず、その結果、光
の侵入量が不足して光トリガ感度が極端に低くな
るという欠点がある。また、充分な光トリガ感度
を得ようとすると、従来の光サイリスタの構造で
は実用化し得る耐圧はせいぜい数百ボルト程度の
極めて低いものとなる欠点があつた。
る従来のいわゆる光サイリスタは、従来のサイリ
スタで問題であつたゲート回路と主回路との絶縁
の問題及び定格臨界オン電流上昇率の向上の両面
で通常のゲート型サイリスタに比較して有利な特
徴を有している。しかしながら、光サイリスタの
耐圧力を高めるためには半導体ウエハの厚みや
pn接合の深さを増さねばならず、その結果、光
の侵入量が不足して光トリガ感度が極端に低くな
るという欠点がある。また、充分な光トリガ感度
を得ようとすると、従来の光サイリスタの構造で
は実用化し得る耐圧はせいぜい数百ボルト程度の
極めて低いものとなる欠点があつた。
本発明は、上述のような耐圧性と光トリガ感度
という相反する特性を同時に向上させ、高耐圧で
かつ高トリガ感度の光サイリスタを提供しようと
するものである。
という相反する特性を同時に向上させ、高耐圧で
かつ高トリガ感度の光サイリスタを提供しようと
するものである。
本発明の光サイリスタは、光を受けるフオトト
ランジスタ部分と電流を受けるサイリスタ部分と
を備え、このフオトトランジスタ部分に光をあて
て得られるフオトトランジスタ出力電流によつて
サイリスタをトリガするよう構成したところに特
徴がある。
ランジスタ部分と電流を受けるサイリスタ部分と
を備え、このフオトトランジスタ部分に光をあて
て得られるフオトトランジスタ出力電流によつて
サイリスタをトリガするよう構成したところに特
徴がある。
基本構造
第１図に示すように、本発明のサイリスタウエ
ハ１０は、第１導電型（例えばｐ型）の第１エミ
ツタ層 ＰE（ｐ）、第２導電型（例えばｎ型）の
第１ベース層ＮB（ｎ）、第１導電型の第２ベース
層ＰB（ｐ）及び第２導電型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）、のpnpn4層から成る主サイリスタ部分Ｔh
と、第１導電型（例えばｐ型）のコレクタ層ＰC
（ｐ）、第２導電型（例えばｎ型）の第３ベース層
Ｎ，B（ｎ）及び第１導電型の第３エミツタ層Ｐ，E
（ｐ）のpnp3層から成る補助トランジスタ部分Ｔ
rとを具備し、上記第２ベース層ＰB（ｐ）と上記
コレクタ層ＰC（ｐ）とは電気的に接続されてい
る。上記第２エミツタ層ＮE（ｎ）にはカソード
電極ｋが接続され、第１エミツタ層ＰE（ｐ）に
はアノード電極ａが接続され、そして第３エミツ
タ層Ｐ，E（ｐ）には制御電極ｅが接続されてい
る。なお、図示動作例ではアノード電極端子Ａと
カソード電極端子Ｋとの間には負荷R0と直流電
源E0とが互いに直列に接続され、カソード電極
端子Ｋと制御電極端子Ｅとの間には負荷R1と直
流電源E1とが互いに直列に接続されている。補
助トランジスタ部分Ｔrは、そのベースを含む領
域の受光部に向つて光Ｌが照射されると、オン状
態に移行する機能を備えている。
ハ１０は、第１導電型（例えばｐ型）の第１エミ
ツタ層 ＰE（ｐ）、第２導電型（例えばｎ型）の
第１ベース層ＮB（ｎ）、第１導電型の第２ベース
層ＰB（ｐ）及び第２導電型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）、のpnpn4層から成る主サイリスタ部分Ｔh
と、第１導電型（例えばｐ型）のコレクタ層ＰC
（ｐ）、第２導電型（例えばｎ型）の第３ベース層
Ｎ，B（ｎ）及び第１導電型の第３エミツタ層Ｐ，E
（ｐ）のpnp3層から成る補助トランジスタ部分Ｔ
rとを具備し、上記第２ベース層ＰB（ｐ）と上記
コレクタ層ＰC（ｐ）とは電気的に接続されてい
る。上記第２エミツタ層ＮE（ｎ）にはカソード
電極ｋが接続され、第１エミツタ層ＰE（ｐ）に
はアノード電極ａが接続され、そして第３エミツ
タ層Ｐ，E（ｐ）には制御電極ｅが接続されてい
る。なお、図示動作例ではアノード電極端子Ａと
カソード電極端子Ｋとの間には負荷R0と直流電
源E0とが互いに直列に接続され、カソード電極
端子Ｋと制御電極端子Ｅとの間には負荷R1と直
流電源E1とが互いに直列に接続されている。補
助トランジスタ部分Ｔrは、そのベースを含む領
域の受光部に向つて光Ｌが照射されると、オン状
態に移行する機能を備えている。
動作原理
本発明のサイリスタのターンオンスイツチング
の動作原理は次のように説明できる。
の動作原理は次のように説明できる。
補助トランジスタ部分Ｔrのベースを含む領域
に向つて光Ｌを矢印方向に照射すると、補助トラ
ンジスタ部分Ｔrがフオトトランジスタとして機
能し、その中にコレクタ電流ｉcが発生する。こ
のコレクタ電流ｉcは主サイリスタ部分Ｔhのゲー
ト電流（トリガ電流）ｉGとして働き、主サイリ
スタ部分Ｔhをオン状態にする。その結果、オン
電流ｉAがアノード電極ａからカソード電極ｋに
向つて流れる。
に向つて光Ｌを矢印方向に照射すると、補助トラ
ンジスタ部分Ｔrがフオトトランジスタとして機
能し、その中にコレクタ電流ｉcが発生する。こ
のコレクタ電流ｉcは主サイリスタ部分Ｔhのゲー
ト電流（トリガ電流）ｉGとして働き、主サイリ
スタ部分Ｔhをオン状態にする。その結果、オン
電流ｉAがアノード電極ａからカソード電極ｋに
向つて流れる。
この場合の補助トランジスタ部分Ｔrは単に主
サイリスタ部分Ｔhのトリガ電流供給用として機
能するだけであるから、その耐圧はせいぜい数拾
ボルト以下で十分である。それ故、本発明のサイ
リスタにおいては、補助トランジスタ部分Ｔrの
表面からベース層ｎまでの深さをたとえば10〜20
ミクロン程度に浅く設計できる。したがつて、耐
圧数百ボルト以上のサイリスタを直接光でトリガ
する従来のものよりもはるかに光トリガ感度が高
くなり、しかも増巾され充分の大きさとなつた光
トランジスタ出力電流によりゲートするので高ゲ
ート入力電圧による駆動が可能になるという特徴
がある。
サイリスタ部分Ｔhのトリガ電流供給用として機
能するだけであるから、その耐圧はせいぜい数拾
ボルト以下で十分である。それ故、本発明のサイ
リスタにおいては、補助トランジスタ部分Ｔrの
表面からベース層ｎまでの深さをたとえば10〜20
ミクロン程度に浅く設計できる。したがつて、耐
圧数百ボルト以上のサイリスタを直接光でトリガ
する従来のものよりもはるかに光トリガ感度が高
くなり、しかも増巾され充分の大きさとなつた光
トランジスタ出力電流によりゲートするので高ゲ
ート入力電圧による駆動が可能になるという特徴
がある。
実施例につき、以下図面にもとづいて本発明を
更に詳述する。
更に詳述する。
実施例 １
第２図に示すように、シリコン単結晶のサイリ
スタウエハ１００中には、ｐ型の第１エミツタ層
ＰE（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の
第２ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ
層ＮE（ｎ）の４層を順次隣接させせ、層間にpn
接合J1，J2及びJ4を作つた主サイリスタ部分１０
１と、上記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型
のコレクタ層ＰC（ｐ）とし、その上にに更にｎ
型の第３ベース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミ
ツタ層P′E（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ
層間にpn接合J4及びJ5を作つて補助トランジスタ
部分１０２と、を内蔵する。このサイリスタウエ
ハ１００の第１エミツタ層ＰE（ｐ）側の第１主
面１０４にはＡ蒸着層等を介してＭO板のアノ
ード電極１０５が合金ろう着され、第２エミツタ
層ＮE（ｎ）上の第２主面１０６にはカソード電
極１０７が、また第３エミツタ層P′E（ｐ）上に
は制御電極１０８が、Ａ蒸着法などによつてそ
れぞれ設けられている。なお、これらｐ型、ｎ型
各層の形成には、サイリスタの製造技術として公
知のいわゆる不純物拡散、選択拡散、エピタキシ
ヤル単結晶成長、合金等の技術が用いられる。
スタウエハ１００中には、ｐ型の第１エミツタ層
ＰE（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の
第２ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ
層ＮE（ｎ）の４層を順次隣接させせ、層間にpn
接合J1，J2及びJ4を作つた主サイリスタ部分１０
１と、上記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型
のコレクタ層ＰC（ｐ）とし、その上にに更にｎ
型の第３ベース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミ
ツタ層P′E（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ
層間にpn接合J4及びJ5を作つて補助トランジスタ
部分１０２と、を内蔵する。このサイリスタウエ
ハ１００の第１エミツタ層ＰE（ｐ）側の第１主
面１０４にはＡ蒸着層等を介してＭO板のアノ
ード電極１０５が合金ろう着され、第２エミツタ
層ＮE（ｎ）上の第２主面１０６にはカソード電
極１０７が、また第３エミツタ層P′E（ｐ）上に
は制御電極１０８が、Ａ蒸着法などによつてそ
れぞれ設けられている。なお、これらｐ型、ｎ型
各層の形成には、サイリスタの製造技術として公
知のいわゆる不純物拡散、選択拡散、エピタキシ
ヤル単結晶成長、合金等の技術が用いられる。
以上の構成をもつ素子に対し、その補助トラン
ジスタ部分１０２上で電極が形成されていない面
１０９に水銀ランプなどの光Ｌを照射すると、こ
の補助トランジスタ部分１０２は光励起されたフ
オトトランジスタとなりオン状態となるために、
制御電極１０８からコレクタ層ＰC（ｐ）へ向う
コレクタ電流を発生させる。この電流は第２ベー
ス層ＰB（ｐ）→pn接合J3→第２エミツタ層ＮE
（ｎ）→カソード電極１０７の経路で流れるの
で、主サイリスタ部分１０１がトリガされてアノ
ード電極１０５とカソード電極１０７との間がオ
ン状態となる。
ジスタ部分１０２上で電極が形成されていない面
１０９に水銀ランプなどの光Ｌを照射すると、こ
の補助トランジスタ部分１０２は光励起されたフ
オトトランジスタとなりオン状態となるために、
制御電極１０８からコレクタ層ＰC（ｐ）へ向う
コレクタ電流を発生させる。この電流は第２ベー
ス層ＰB（ｐ）→pn接合J3→第２エミツタ層ＮE
（ｎ）→カソード電極１０７の経路で流れるの
で、主サイリスタ部分１０１がトリガされてアノ
ード電極１０５とカソード電極１０７との間がオ
ン状態となる。
光源としては、水銀ランプの他に、例えば発光
ダイオード、赤外線レーザなどを用いることもで
きる。
ダイオード、赤外線レーザなどを用いることもで
きる。
実施例 ２
第３図に示すサイリスタウエハ２００は、第１
実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分２０２と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）とし、その上に更にｎ型の第３ベ
ース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分２０１
とを具備し、更に上記補助トランジスタ部分２０
１と上記第２エミツタ層ＮE（ｎ）との間の上記
第２ベース層ＰB（ｐ）の表面には導電層２０３
が接続して設けられている。それ故、補助トラン
ジスタ部分２０１のコレクタ抵抗の成分となる抵
抗ＲL、すなわち、補助トランジスタ部分２０１
と主サイリスタ部分２０２の第２ベース層ＰB
（ｐ）との間の横方向の抵抗、が低くなり、補助
トランジスタ２０１の出力が増大する。それ故、
このサイリスタでは高ゲート入力電圧による駆動
をより強くすることができる効果がある。なお、
この導電層２０３は、カソード電極２０４や制御
電極２０５と同じくアルミニウムやオーミツク金
属などを蒸着して形成される。
実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分２０２と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）とし、その上に更にｎ型の第３ベ
ース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分２０１
とを具備し、更に上記補助トランジスタ部分２０
１と上記第２エミツタ層ＮE（ｎ）との間の上記
第２ベース層ＰB（ｐ）の表面には導電層２０３
が接続して設けられている。それ故、補助トラン
ジスタ部分２０１のコレクタ抵抗の成分となる抵
抗ＲL、すなわち、補助トランジスタ部分２０１
と主サイリスタ部分２０２の第２ベース層ＰB
（ｐ）との間の横方向の抵抗、が低くなり、補助
トランジスタ２０１の出力が増大する。それ故、
このサイリスタでは高ゲート入力電圧による駆動
をより強くすることができる効果がある。なお、
この導電層２０３は、カソード電極２０４や制御
電極２０５と同じくアルミニウムやオーミツク金
属などを蒸着して形成される。
実施例 ３
第４図に示すサイリスタウエハ３００は、第１
実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にPn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分３０３と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）とし、その上に更にｎ型の第３ベ
ース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分３０１
とを具備し、更に上記主サイリスタ部分３０３の
第２エミツタ層ＮE（ｎ）を複数個（例えば５
個）に分割して配置しその表面に主サイリスタ部
分３０３のカソード電極となる電極３０４，３０
４，…を設け、上記実施例２の導電層２０３に相
当する導電層３０１を第２ベース層ＰB（ｐ）表
面に接続して設け、かつ、その導電層３０１に電
気的に接続された複数個の補助電極３０２，３０
２，…を上記複数の第２エミツタ層ＮE（ｎ），Ｎ
E（ｎ）、…の間の第２ベース層ＰB（ｐ）の表面
３０５，３０５，…に接続して設けて構成されて
いる。この構成により、第２エミツタ層ＮE
（ｎ）と第２ベース層ＰB（ｐ）との間の接合面３
０６，３０６，…の面積が各補助電極３０２，３
０２，…の平面形状の面積にくらべて充分に広く
なる。
実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にPn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分３０３と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）とし、その上に更にｎ型の第３ベ
ース層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分３０１
とを具備し、更に上記主サイリスタ部分３０３の
第２エミツタ層ＮE（ｎ）を複数個（例えば５
個）に分割して配置しその表面に主サイリスタ部
分３０３のカソード電極となる電極３０４，３０
４，…を設け、上記実施例２の導電層２０３に相
当する導電層３０１を第２ベース層ＰB（ｐ）表
面に接続して設け、かつ、その導電層３０１に電
気的に接続された複数個の補助電極３０２，３０
２，…を上記複数の第２エミツタ層ＮE（ｎ），Ｎ
E（ｎ）、…の間の第２ベース層ＰB（ｐ）の表面
３０５，３０５，…に接続して設けて構成されて
いる。この構成により、第２エミツタ層ＮE
（ｎ）と第２ベース層ＰB（ｐ）との間の接合面３
０６，３０６，…の面積が各補助電極３０２，３
０２，…の平面形状の面積にくらべて充分に広く
なる。
光Ｌを補助トランジスタ部分３０１のベースを
含む領域に向つて矢印方向に照射すると、コレク
タ電流ｉcが導電層３０１→補助電極３０２→第
２ベース層ＰB（ｐ）→pn接合J3→第２エミツタ
層ＮE（ｎ）→カソード電極３０４の経路で流れ
るので各補助電極３０２，３０２，…に対面する
各接合面３０６，３０６，…が広範囲にわたつて
ターンオンする。それ故、従来の高周波数用サイ
リスタと同様に、初期ターンオン領域の面積が著
しく増大し、定格臨界オン電流上昇率及び高周波
通電能力を大巾に改善することができる。
含む領域に向つて矢印方向に照射すると、コレク
タ電流ｉcが導電層３０１→補助電極３０２→第
２ベース層ＰB（ｐ）→pn接合J3→第２エミツタ
層ＮE（ｎ）→カソード電極３０４の経路で流れ
るので各補助電極３０２，３０２，…に対面する
各接合面３０６，３０６，…が広範囲にわたつて
ターンオンする。それ故、従来の高周波数用サイ
リスタと同様に、初期ターンオン領域の面積が著
しく増大し、定格臨界オン電流上昇率及び高周波
通電能力を大巾に改善することができる。
実施例 ４
第５図のサイリスタウエハ４００は、第１実施
例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE（ｐ）、ｎ
型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２ベース層
ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE（ｎ）の
４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，J2及びJ3
を作つた主サイリスタ部分４０４と、上記ｐ型の
第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレクタ層ＰC
（ｐ）としその上に更にｎ型の第３ベース層N′B
（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E（ｐ）を設け
てpnp3層を順次隣接させ層間にpn接合J4及びJ5
を作つた補助トランジスタ部分４０３とを具備
し、かつ、上記補助トランジスタ部分４０３の制
御電極４０１は、その周囲を通つて入射する光Ｌ
が第３エミツタ層P′E（ｐ）をその広域にわたつ
て照射し得るように、例えば平面形状が指状、雪
の結晶模様状等の異形状に形成されて第３エミツ
タ層P′E（ｐ）表面に設けられている。それ故、
光Ｌ照射用窓４０２，４０２，…がこの平面異形
状の制御電極４０１の間隙に多数個形成される。
そのため、光Ｌを補助トランジスタ部分４０３の
広範囲にわたつて効果的に照射することができ、
エミツタ接合J5の全域にわたつてトランジスタ動
作をさせることができる。その結果、補助トラン
ジスタ部分４０３の出力が増大し、高ゲート入力
電圧による駆動によつて主サイリスタ部分４０４
のターンオン特性、すなわち、定格臨界オン電流
上昇率や高周波通電能力などを向上させることが
できる。
例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE（ｐ）、ｎ
型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２ベース層
ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE（ｎ）の
４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，J2及びJ3
を作つた主サイリスタ部分４０４と、上記ｐ型の
第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレクタ層ＰC
（ｐ）としその上に更にｎ型の第３ベース層N′B
（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E（ｐ）を設け
てpnp3層を順次隣接させ層間にpn接合J4及びJ5
を作つた補助トランジスタ部分４０３とを具備
し、かつ、上記補助トランジスタ部分４０３の制
御電極４０１は、その周囲を通つて入射する光Ｌ
が第３エミツタ層P′E（ｐ）をその広域にわたつ
て照射し得るように、例えば平面形状が指状、雪
の結晶模様状等の異形状に形成されて第３エミツ
タ層P′E（ｐ）表面に設けられている。それ故、
光Ｌ照射用窓４０２，４０２，…がこの平面異形
状の制御電極４０１の間隙に多数個形成される。
そのため、光Ｌを補助トランジスタ部分４０３の
広範囲にわたつて効果的に照射することができ、
エミツタ接合J5の全域にわたつてトランジスタ動
作をさせることができる。その結果、補助トラン
ジスタ部分４０３の出力が増大し、高ゲート入力
電圧による駆動によつて主サイリスタ部分４０４
のターンオン特性、すなわち、定格臨界オン電流
上昇率や高周波通電能力などを向上させることが
できる。
実施例 ５
第６図のサイリスタウエハ５００は、第１及び
第３実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分５０２と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）としその上に更にｎ型の第３ベー
ス層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分５０１
とを具備し、上記主サイリスタ部分５０２は複数
に分割した第２エミツタ層ＮE（ｎ）、ＮE（ｎ）、
…を有しその各表面にカソード電極５０７，５０
７，…を有する。更に、補助トランジスタ部分５
０１と主サイリスタ部分５０２との間にｎ型の第
４エミツタ層N′E（ｎ）を設置し、上記第１エミ
ツタ層ＰE（ｐ）、上記第１ベース層ＮB（ｎ）、上
記第２ベース層ＰB（ｐ）及び上記第４エミツタ
層N′E（ｎ）のpnpn4層を順次隣接させて各層間
にpn接合J1，J2及びJ6を設けた補助サイリスタ部
分５０３を構成した。そして前記第２及び第３実
施例の導電層２０３，３０１に相当する導電層５
０４が補助トランジスタ部分５０１と上記第４エ
ミツタ層N′E（ｎ）との間の第２ベース層ＰB
（ｎ）表面に設けられている。さらに、上記第４
エミツタ層N′E（ｎ）上の補助サイリスタ電極５
０５に電気的に接続された複数個の補助電極５０
６，５０６，…がそれぞれ各第２エミツタ層ＮE
（ｎ），ＮE（ｎ）の間の第２ベース層ＰB（ｐ）上
に位置するように第２ベース層ＰB（ｐ）表面に
接続されている。以上の構成をもつ素子に対し、
その補助トランジスタ部分５０１上で電極が形成
されていない面５０９に光Ｌを照射すると、この
補助トランジスタ部分５０１は光励起されたフオ
トトランジスタとなりオン状態となるために制御
電極５０８からコレクタ層ＰC（ｐ）へ向うコレ
クタ電流ｉCを発生させる。この電流ｉCは導電層
５０４→第４エミツタ層N′E（ｎ）の経路でゲー
ト電流として流れて補助サイリスタ部分５０３を
ターンオンさせる。更にこの補助サイリスタ部分
５０３のオン電流ｉATが補助サイリスタ電極５０
５→補助電極５０６→各第２ベース層ＰB（ｐ）
→各第２エミツタ層ＮE（ｎ）→各カソード電極
５０７の経路でトリガ電流として流れて主サイリ
スタ部分５０２をターンオンさせる。このよう
に、このサイリスタでは、補助サイリスタ部分５
０３のオン電流ｉATによつて補助トランジスタ部
分５０１のコレクタ電流ｉCが増巾されて主サイ
リスタのゲートトリガ電流となる。その結果、主
サイリスタの高ゲート入力電圧による駆動が一層
強化され、主サイリスタのターンオンスイツチン
グ特性が著しく向上する。
第３実施例と同様に、ｐ型の第１エミツタ層ＰE
（ｐ）、ｎ型の第１ベース層ＮB（ｎ）、ｐ型の第２
ベース層ＰB（ｐ）及びｎ型の第２エミツタ層ＮE
（ｎ）の４層を順次隣接させ、層間にpn接合J1，
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分５０２と、上
記ｐ型の第２ベース層ＰB（ｐ）をｐ型のコレク
タ層ＰC（ｐ）としその上に更にｎ型の第３ベー
ス層N′B（ｎ）及びｐ型の第３エミツタ層P′E
（ｐ）を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分５０１
とを具備し、上記主サイリスタ部分５０２は複数
に分割した第２エミツタ層ＮE（ｎ）、ＮE（ｎ）、
…を有しその各表面にカソード電極５０７，５０
７，…を有する。更に、補助トランジスタ部分５
０１と主サイリスタ部分５０２との間にｎ型の第
４エミツタ層N′E（ｎ）を設置し、上記第１エミ
ツタ層ＰE（ｐ）、上記第１ベース層ＮB（ｎ）、上
記第２ベース層ＰB（ｐ）及び上記第４エミツタ
層N′E（ｎ）のpnpn4層を順次隣接させて各層間
にpn接合J1，J2及びJ6を設けた補助サイリスタ部
分５０３を構成した。そして前記第２及び第３実
施例の導電層２０３，３０１に相当する導電層５
０４が補助トランジスタ部分５０１と上記第４エ
ミツタ層N′E（ｎ）との間の第２ベース層ＰB
（ｎ）表面に設けられている。さらに、上記第４
エミツタ層N′E（ｎ）上の補助サイリスタ電極５
０５に電気的に接続された複数個の補助電極５０
６，５０６，…がそれぞれ各第２エミツタ層ＮE
（ｎ），ＮE（ｎ）の間の第２ベース層ＰB（ｐ）上
に位置するように第２ベース層ＰB（ｐ）表面に
接続されている。以上の構成をもつ素子に対し、
その補助トランジスタ部分５０１上で電極が形成
されていない面５０９に光Ｌを照射すると、この
補助トランジスタ部分５０１は光励起されたフオ
トトランジスタとなりオン状態となるために制御
電極５０８からコレクタ層ＰC（ｐ）へ向うコレ
クタ電流ｉCを発生させる。この電流ｉCは導電層
５０４→第４エミツタ層N′E（ｎ）の経路でゲー
ト電流として流れて補助サイリスタ部分５０３を
ターンオンさせる。更にこの補助サイリスタ部分
５０３のオン電流ｉATが補助サイリスタ電極５０
５→補助電極５０６→各第２ベース層ＰB（ｐ）
→各第２エミツタ層ＮE（ｎ）→各カソード電極
５０７の経路でトリガ電流として流れて主サイリ
スタ部分５０２をターンオンさせる。このよう
に、このサイリスタでは、補助サイリスタ部分５
０３のオン電流ｉATによつて補助トランジスタ部
分５０１のコレクタ電流ｉCが増巾されて主サイ
リスタのゲートトリガ電流となる。その結果、主
サイリスタの高ゲート入力電圧による駆動が一層
強化され、主サイリスタのターンオンスイツチン
グ特性が著しく向上する。
このように、本発明の光サイリスタは、光を受
ける補助トランジスタ部分と電流を受ける主サイ
リスタ部分とを具備すると共に、補助トランジス
タ部分は、主サイリスタ部分に印加される高電圧
が印加されないように構成しているので、光トリ
ガ感度が十分に高く維持でき、しかも高電圧に耐
えることができる利点を有する。
ける補助トランジスタ部分と電流を受ける主サイ
リスタ部分とを具備すると共に、補助トランジス
タ部分は、主サイリスタ部分に印加される高電圧
が印加されないように構成しているので、光トリ
ガ感度が十分に高く維持でき、しかも高電圧に耐
えることができる利点を有する。
なお、本発明の実施例ではサイリスタとして逆
阻止サイリスタを示したが、他のサイリスタ、例
えば逆導通サイリスタ、トライアツク、について
も同様の効果を発揮させることができる。また、
サイリスタのｐ形、ｎ形の導電形をすべて反対に
した場合も同様の効果を得ることができる。さら
に、半導体としては、シリコン単結晶の他に、例
えばGaAS，SiCを用いることもできる。
阻止サイリスタを示したが、他のサイリスタ、例
えば逆導通サイリスタ、トライアツク、について
も同様の効果を発揮させることができる。また、
サイリスタのｐ形、ｎ形の導電形をすべて反対に
した場合も同様の効果を得ることができる。さら
に、半導体としては、シリコン単結晶の他に、例
えばGaAS，SiCを用いることもできる。
第１図は本発明による光サイリスタの基本構造
及び動作原理を説明する説明図、第２図，第３
図，第４図及び第６図はそれぞれ本発明の第１，
第２，第３及び第５実施例の断面概略図、第５図
は本発明の第４実施例の部分断面概略図である。 ＰE（ｐ）は第１エミツタ層、ＮB（ｎ）は第１
ベース層、ＰB（ｐ）は第２ベース層、ＮE（ｎ）
は第２エミツタ層、ＰC（ｐ）はコレクタ層、
N′B（ｎ）は第３ベース層、P′E（ｐ）は第３エミ
ツタ層、N′E（ｎ）は第４エミツタ層、Th，１０
１，２０２，３０３，４０４及び５０２は主サイ
リスタ部分、Ｔr，１０２，２０１，３０１，４
０３及び５０１は補助トランジスタ部分、ａ及び
１０５はアノード電極、ｋ，１０７，２０４，３
０４及び５０７はカソード電極、ｅ，１０８，２
０５及び４０１は制御電極、２０３，３０１及び
５０５は導電層、３０２及び５０６は補助電極で
ある。
及び動作原理を説明する説明図、第２図，第３
図，第４図及び第６図はそれぞれ本発明の第１，
第２，第３及び第５実施例の断面概略図、第５図
は本発明の第４実施例の部分断面概略図である。 ＰE（ｐ）は第１エミツタ層、ＮB（ｎ）は第１
ベース層、ＰB（ｐ）は第２ベース層、ＮE（ｎ）
は第２エミツタ層、ＰC（ｐ）はコレクタ層、
N′B（ｎ）は第３ベース層、P′E（ｐ）は第３エミ
ツタ層、N′E（ｎ）は第４エミツタ層、Th，１０
１，２０２，３０３，４０４及び５０２は主サイ
リスタ部分、Ｔr，１０２，２０１，３０１，４
０３及び５０１は補助トランジスタ部分、ａ及び
１０５はアノード電極、ｋ，１０７，２０４，３
０４及び５０７はカソード電極、ｅ，１０８，２
０５及び４０１は制御電極、２０３，３０１及び
５０５は導電層、３０２及び５０６は補助電極で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１導電型の第１エミツタ層、この第１エミ
ツタ層に隣接する第２導電型の第１ベース層、こ
の第１ベース層に隣接する第１導電型の第２ベー
ス層。この第２ベース層に隣接する第２導電型の
第２エミツタ層を具備する主サイリスタ部分と、
上記第２ベース層に設けられたコレクタ層、それ
ぞれ上記主サイリスタ部分と互いに分離して設け
られた第３ベース層及び第３エミツタ層を具備す
る補助トランジスタ部分と、上記第１エミツタ層
に接続された第１主電極と、上記第２エミツタ層
に接続された第２主電極と、上記第３エミツタ層
に接続された制御電極と、上記第３ベース層を含
む領域に設けられた光受容部とを備え、上記光受
容部への光照射によつて上記補助トランジスタ部
分を導通させ、そのコレクタ電流を上記主サイリ
スタ部分にトリガ電流として与えるようにしたこ
とを特徴とする光サイリスタ。 ２ 第２ベース層に補助電極を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光サイリス
タ。 ３ 第２エミツタ層を複数個設け、これらの第２
エミツタ層にそれぞれ設けられた第２主電極間に
複数個の補助電極を設け、これらの補助電極を互
いに電気的に接続したことを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の光サイリスタ。 ４ 制御電極は、その周囲を通つて入射する光が
第３エミツタ層を広域にわたつて照射し得るよう
に、その平面形状を異形状に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光サイリス
タ。 ５ 主サイリスタ部分の第１エミツタ層、第１ベ
ース層及び第２ベース層を共用し、この第２ベー
ス層に隣接すると共に主サイリスタ部分と補助ト
ランジスタ部分と互いに分離して設けられた第４
エミツタ層を具備する補助サイリスタ部分を上記
主サイリスタ部分と補助トランジスタ部分との間
に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の光サイリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15590876A JPS5379390A (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Photo thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15590876A JPS5379390A (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Photo thyristor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5379390A JPS5379390A (en) | 1978-07-13 |
| JPS6110986B2 true JPS6110986B2 (ja) | 1986-04-01 |
Family
ID=15616132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15590876A Granted JPS5379390A (en) | 1976-12-23 | 1976-12-23 | Photo thyristor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5379390A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6159776A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-27 | Semiconductor Res Found | 光トリガサイリスタ |
-
1976
- 1976-12-23 JP JP15590876A patent/JPS5379390A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5379390A (en) | 1978-07-13 |
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