JPS6122867B2 - - Google Patents

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JPS6122867B2
JPS6122867B2 JP53088979A JP8897978A JPS6122867B2 JP S6122867 B2 JPS6122867 B2 JP S6122867B2 JP 53088979 A JP53088979 A JP 53088979A JP 8897978 A JP8897978 A JP 8897978A JP S6122867 B2 JPS6122867 B2 JP S6122867B2
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JP
Japan
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turn
diode
gate
electrode
type base
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JP53088979A
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English (en)
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JPS5516541A (en
Inventor
Terumichi Hirata
Shuzo Saeki
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to GB7920106A priority patent/GB2030796B/en
Priority to DE2927709A priority patent/DE2927709C2/de
Publication of JPS5516541A publication Critical patent/JPS5516541A/ja
Publication of JPS6122867B2 publication Critical patent/JPS6122867B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/72Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K17/73Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for DC voltages or currents
    • H03K17/732Measures for enabling turn-off
    • 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
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/141Anode or cathode regions of thyristors; Collector or emitter regions of gated bipolar-mode devices, e.g. of IGBTs
    • H10D62/142Anode regions of thyristors or collector regions of gated bipolar-mode devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W42/00Arrangements for protection of devices

Landscapes

  • Thyristors (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ターンオン機能およびターンオフ
機能を有し、ターンオフ後いままで流していた電
流の向きとは逆向きに電流を流すことができる逆
導通ゲートターンオフサイリスタ回路に関する。
ゲートターンオフサイリスタ(Cate Turn Off
Thyrister、以下G.T.Oと略称する)は、ゲート
ターンオフ機能を持つているということで、普通
のサイリスタよりもより完全なスイツチング素子
に近ずいたということができる。すなわち、G.
T.Oのゲートに正の電流を流すとターンオンし、
この後、負の電流を流すことによつてターンオフ
する。そしてG.T.Oは上記のような機能から、チ
ヨツパ回路あるはインバータ回路等に用いられる
ことが多い。またチヨツパ回路あるはインバータ
回路において、G.T.Oをターンオフした後はG.
T.Oにいままで流していた電流の向きとは逆向き
の電流を流すことが必要な場合が多い。このため
従来では第1図に示すようにG.T.O1のアノー
ド・カソード間に逆並列的にデイスクリートのダ
イオード2を接続した回路が用いられている。す
なわち、G.T.O1のターンオン後に、電流はG.
T.O1を介して流れ、ターンオフ後にはいきまま
で流れていた電流とは逆向きの電流がダイオード
2を介して流れるようになつている。しかしなが
ら上記ダイオード2の耐圧としては、G.T.O1の
アノード・カソード間に印加される電圧のピーク
電圧以上の耐圧が必要となる。例えば上記G.T.O
1をテレビ受像機の水平偏向回路に使用する場
合、上記ダイオード2はおおよそ1500Vの耐圧を
持つたものが必要となる。このようにダイオード
の耐圧が高いと必然的に価格も高くなるため、第
1図に示すような回路構成では価格的に不利であ
る。このためさらに従来では価格の低減化を計る
ため、G.T.Oとダイオードをモノリシツク化する
方法が考えられた。
第2図はG.T.Oとダイオードとをモノリシツク
化した従来の逆導通G.T.Oの素子構造を示す断面
図である。図において11はN型ベース領域で、
このN型ベース領域11の一方露出面にはP型ベ
ース領域12が形成されている。またこのP型ベ
ース領域12の表面領域の一部にはN型エミツタ
領域13が形成されている。前記N型ベース領域
11の他方露出面にはP型エミツタ領域14と
N+型領域15とが併設形成されている。そして
前記P型ベース領域12の表面の一部にはゲート
電極16が形成されていると共に、N型エミツタ
領域13の表面およびP型ベース領域12の表面
には両領域を接続するようにカソード電極17が
形成されている。また前記P型エミツタ領域14
の表面およびN+型領域15の表面には両領域を
接続するようにアノード電極18が形成されてい
る。上記のような素子は第2図に示すA−A′線
を中心にして、左側にはG.T.Oが右側にはダイオ
ードが形成された構成となつている。
ところで一般にG.T.Oではターンオフゲインを
大きくとるために、N型エミツタ領域13の幅W
を狭くするとともに、P型ベース領域12の厚み
Dを厚くする構造をとるようにしている。しかし
ながら、このような構造とすることにより、ゲー
ト電極16とカソード電極17とが低インピーダ
ンスのP型ベース領域で接続されることになり、
見掛け上のゲートターンオフ電流が増大し実質上
のターンオフゲインが低下してしまうといつた欠
点があつた。すなわち、カソード電極17とゲー
ト電極16との間にカソード電極17側が高電位
となるような電圧を印加してターンオフさせる場
合、カソード電極17とゲート電極16との間に
流れる電流はN形エミツタ領域13とP形ベース
領域12とからなるPN接合を介して流れ、ター
ンオフに寄与するもの以外に、P形ベース領域1
2のみを通つてゲート電極16に達する無駄な電
流も存在しており、この無駄な電流がターンオフ
ゲインを低下させる原因となつている。
この発明は上記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ターンオフゲ
インが十分に高くしかも価格も低廉な逆導通ゲー
トターンオフサイリスタ回路を提供することにあ
る。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第3図は、この発明の逆導通ゲートターン
オフサイリスタ回路(逆導通G.T.O回路)の一実
施例を一部断面にした断面図である。図において
21は不純物濃度が1014以下のN型ベース領域
で、このN型ベース領域21の一方露出面には不
純物濃度が1016程度のP型ベース領域22が形成
されている。またこのP型ベース領域22の表面
領域の一部には不純物濃度が1021程度のN型エミ
ツタ領域23が形成されている。前記N型ベース
領域21の他方露出面にはまた不純物濃度が1018
程度の複数のP型エミツタ領域24と複数のN+
型領域25とが併設されたシヨートエミツタ領域
26が形成されている。さらに前記P型ベース領
域22の表面にはゲート電極27が形成されてい
るとともに、前記N型エミツタ領域23の表面に
はカソード電極28が形成されている。また前記
シヨートエミツタ領域26の表面にはアノード電
極29が形成されている。すなわち、上記素子は
基本的にはPNPN接合を持つサイリスタであり、
このサイリスタはゲートターンオフ機能を有する
G.T.O30となつている。そしてまた上記G.T.O
のゲート電極27とカソード電極28との間に
は、そのカソードをゲート電極27側に向けたダ
イオード31が接続されている。したがつて上記
回路をシンボル化すると第4図のようになる。
次に上記のように構成された素子の作用につい
て説明する。先ずG.T.O30をターンオフさせる
場合には、カソード電極28に対してアノード電
極29が正となるように電圧を与え、しかる後カ
ソード電極28に対して正の電圧をゲート電極2
7に与えることにより行なわれる。ターンオフ後
はアノード電極29〜P型エミツタ領域24,2
4,……〜N型ベース領域21〜P型ベース領域
22〜N型エミツタ領域23〜カソード電極28
の経路で電流が流れることになる。次にターンオ
フさせる場合には、カソード電極28に対して負
の電圧をゲート電極27に与える。いまアノード
電極29とカソード電極28との間に電流が流れ
ていなければ、ゲート電極27に負の電圧を与え
るとゲート電極27とカソード電極28との間、
すなわちP型ベース領域22とN型エミツタ領域
23のPN接合は逆バイアス状態となり、この間
にはほとんど電流は流れずダイオード31を介し
て流れることになる。しかしながらいままでこの
PN接合には順方向電流が流れているので、ゲー
ト電極27に負の電圧を与えた後に、P型ベース
領域22とN型エミツタ領域23とのPN接合の
逆方向インピーダンスの値は、ゲート電極27と
カソード電極28との間に接続されているダイオ
ード31の順方向インピーダンスの値と同等かあ
るいは小さくなる。この結果ゲート電極27から
カソード電極28に向つて電流が流れ、この後
G.T.Oはターンオフする。
その後、今度はカソード電極28が正、アノー
ド電極29が負となるような電圧がG.T.Oに与え
られる。このときカソード電極28〜ダイオード
31〜ゲート電極27〜P型ベース領域22〜N
型ベース領域21〜N+型領域25,25,……
〜アノード電極29の経路で電流が流れることに
なる。すなわち、このように上記回路は逆導通
G.T.Oと同様の作用を行なうことになる。しかも
上記ダイオード31に印加される逆電圧は、G.
T.O30のゲート、カソード間順方向電圧以上あ
れば良いので低いものとなり、このダイオード3
1として小型でしかも安価なものを用いることが
できる。ここでダイオード31の順方向インピー
ダンスがG.T.O30のゲート、カソード間インピ
ーダンスよりも十分大きくされていれば、ターン
オフ時にダイオード31に流れる電流の値はP型
ベース領域22とN型エミツタ領域23からなる
PN接合に流れる電流に比較して十分に小さなも
のとなる。従つてターンオフ時、カソード電極2
8とゲート電極27との間に流れる電流のほとん
どがターンオフに寄与する電流となるのでターン
オフゲインも十分に高いものとなる。またダイオ
ード31の順方向インピーダンスがターンオフゲ
インに悪影響をおよぼす場合には、このダイオー
ド30と直列的に他のダイオードを接続するかあ
るいはインピーダンス素子例えば抵抗を挿入する
ようにしても良い。
また、上記ダイオード31はゲート、カソード
間に接続されているので、このダイオード31と
して前記第1図の従来回路のダイオード2のよう
な高耐圧のものは必要ではなく、従つて回路全体
の価格も低廉にできる。
以上説明したように、この発明によればアノー
ド側のP型エミツタ領域をシヨートエミツタ構造
としたゲートターンオフサイリスタのゲート・カ
ソード間に、ゲート側がカソードとなるようにダ
イオードを接続したことにより、ターンオフゲイ
ンが十分に高くしかも価格も低廉な逆導通ゲート
ターンオフサイリスタ回路を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の逆導通型ゲートターンオフサイ
リスタ回路の構成図、第2図は従来の逆導通ゲー
トターンオフサイリスタの素子構造を示す断面
図、第3図はこの発明の一実施例を示す断面図、
第4図は上記実施例回路をシンボル化した図であ
る。 21……N型ベース領域、22……P型ベース
領域、23……N型エミツタ領域、24……P型
エミツタ領域、25……N+型領域、26……シ
ヨートエミツタ領域、27……ゲート電極、28
……カソード電極、29……アノード電極、30
……ゲートターンオフサイリスタ、31……ダイ
オード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アノード電極、カソード電極およびゲート電
    極が設けられ、アノード側のP型エミツタ領域を
    シヨートエミツタ構造としたゲートターンオフサ
    イリスタと、このゲートターンオフサイリスタの
    ゲートおよびカソード電極間にゲート電極側がカ
    ソードとなるように外付けされ、順方向インピー
    ダンスが上記ゲートターンオフサイリスタのカソ
    ードおよびゲート電極間のインピーダンス以上に
    されたダイオードとを具備したことを特徴とする
    逆導通ゲートターンオフサイリスタ回路。
JP8897978A 1978-07-21 1978-07-21 Reverse-conducting gate turn-off thyristor circuit Granted JPS5516541A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8897978A JPS5516541A (en) 1978-07-21 1978-07-21 Reverse-conducting gate turn-off thyristor circuit
GB7920106A GB2030796B (en) 1978-07-21 1979-06-08 Thyristor circuit
DE2927709A DE2927709C2 (de) 1978-07-21 1979-07-09 Rückwärtsleitende abschaltbare Thyristortriode

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JP8897978A JPS5516541A (en) 1978-07-21 1978-07-21 Reverse-conducting gate turn-off thyristor circuit

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JPS5516541A JPS5516541A (en) 1980-02-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH668505A5 (de) * 1985-03-20 1988-12-30 Bbc Brown Boveri & Cie Halbleiterbauelement.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5019437B1 (ja) * 1970-06-08 1975-07-07

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GB2030796B (en) 1983-01-19
DE2927709C2 (de) 1984-04-05
DE2927709A1 (de) 1980-02-07
JPS5516541A (en) 1980-02-05
GB2030796A (en) 1980-04-10

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