JPS61288617A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS61288617A
JPS61288617A JP60131296A JP13129685A JPS61288617A JP S61288617 A JPS61288617 A JP S61288617A JP 60131296 A JP60131296 A JP 60131296A JP 13129685 A JP13129685 A JP 13129685A JP S61288617 A JPS61288617 A JP S61288617A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
base
emitter
source
collector
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
Application number
JP60131296A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Shigekane
重兼 寿夫
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Priority to EP86304598A priority patent/EP0207672A1/en
Priority to US06/875,336 priority patent/US4746814A/en
Publication of JPS61288617A publication Critical patent/JPS61288617A/ja
Pending 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
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • H03K17/0406Modifications for accelerating switching in composite switches
    • 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
    • H03K17/567Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

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  • Electronic Switches (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。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術゛分野】
本発明は第1のバイポーラトランジスタと、第2の電界
効果型又はバイポーラトランジスタとの2つの複合トラ
ンジスタを主体とする装置に関する。
【従来技術とその問題点】
以下各図の説明において同一の符号は同−又は相当部分
を示す。またレベル“high”、“Low”は単に“
H″、“L“と記す。 まず第2図に基づいて従来技術とその問題点を説明する
。第2図はいわゆるカスコード(Casco+te)接
続と呼ばれるこの種のトランジスタからなる回路の1例
を示す。 第2図においてQlは主となるバイポーラトランジスタ
(以下BPTと呼ぶ)、Q2はこの例では電界効果トラ
ンジスタ(以下FETと呼ぶ)、ZDIはツェナダイオ
ードである。 BPTQIのコレクタC・エミッタEと、FETQ2の
ドレインD・ソースSとは、エミッタEとドレインDに
おいて直列に接続されて、図外の負荷に供給される電流
(便宜上コレクタ電流と呼ぶ)ICを開閉する。なおト
ランジスタQ1とQ2を合わせ便宜上複合トランジスタ
と呼ぶ。またBPTQIのベースBとFETQ2のソー
スS間にはベースB側がカソード側となるようにツェナ
ダイオードZDIが接続されている。 FETQ2のゲートG・ソースS間には図外の駆動回路
を介して、コレクタ電流ICのオン、オフを指令する開
閉信号電圧eGが与えられ、またBPTQIのベースB
、!:FETQ2のソースS間に設けられたベース電源
EBを介して、FETQ2のオンの際、前記ベースBに
はベース電流IBIが供給される。 この回路は一般にFETのスイッチング速度がバイポー
ラトランジスタより速いことに着目して、高速、低耐圧
のFETQ2と低速、高耐圧のバイポーラトランジスタ
Q1とを組合わせ高速、高耐圧の複合スイッチング素子
を得ようとする・回路である。 すなわちまず複合トランジスタQl、Q2をターンオン
させる場合を述べると、この回路では、BPTQIのエ
ミッタEにFETQ2が接続されてベース電流IBIを
開閉し得るところから、B PTQ 1のベースBに与
えられるベース電圧eBは比較的高い電圧とすることが
できるので、FETQ2に該トランジスタQ2をターン
オンさせるべき開閉信号電圧eG(この例では“H”の
信号)を与えると、そのドレインD・ソース8間電圧V
DSが急峻に下降することによってベース電流IBIを
急峻に立上がらせ、BPTQI、従って複合トランジス
タQl、Q2を急速にターンオンさせることができる。 なおこの場合ツェナダイオードZDIはオフ(無通電)
状態にある。 他方複合トランジスタQl、Q2をターンオフさせる場
合には、FETQ2に該トランジスタQ2をターンオフ
させるべき(“L”の)開閉信号電圧aGを与えると、
FETQ2のドレイン・ソース間電圧VDSが急峻に高
まり、自身に流れるコレクタ電流ICを遮断する。この
瞬間BPTQIのベース・エミッタを流れていたコレク
タ電流ICはツェナダイオードZDIに転流する。この
ようにしてBPTQIのベース部の蓄積キャリアは急速
に放出されるので、該トランジスタQ1.従って複合ト
ランジスタ・Ql、Q2は急速にターンオフし、コレク
タ電流ICを遮断することができる。 なおここで前記の転流路にツェナダイオードZDIを用
いた理由は、FETQ2のターンオフ時、すなわちコレ
クタ電流!、Cの前記の転流の際には、FETQ2のド
レイン・ソース間電圧VDSをターンオフ可能な限界電
圧(スイッチング阻止電圧BVDS)以下に保ち、他方
複合トランジスタQl。 Q2がオンしている場合には、ベース電源EBからBP
TQIのベースB側に供給されるベース電流IBIがツ
ェナダイオードZDIに無駄に分流することを阻止し、
有効にベース電流となるようにするためである。 しかしながら第2図の回路においては、FETQ2がタ
ーンオフし、BPTQIのベース蓄積キャリアがツェナ
ダイオードZDIを通じて消滅する時、ZDIのアバラ
ンシェ電圧が高いため、ZDlの発熱が大きく、このツ
ェナダイオードZD1にはこの発熱に耐える高価なもの
を使用しなければならないという問題点がある。
【発明の目的】
本発明は前記の問題点を除き、前記のツェナダイオード
ZD1の部分の発熱を小さくし、この部分を安価な部品
で構成できる半導体装置を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明の要点は、第1の(バイポーラ)トランジスタの
エミッタと第2の(電界効果型又はバイポーラ)トラン
ジスタのドレイン(コレクタ)とを接続し、第1のトラ
ンジスタのベースと第2のトランジスタのソース(エミ
ッタ)との間に補助直流電源(ベース電源など)を接続
して第1のトランジスタにベース電流を供給し得るよう
にすると共に、 第2のトランジスタのゲート(ベース)とソース(エミ
ッタ)との間に開閉信号電圧を与え、第1のトランジス
タのコレクタ・エミッタと第2のトランジスタのドレイ
ン・ソース(コレクタ・エミッタ)との直列回路を介し
て、外部に供給される電流の開閉を行う(いわゆるカス
コード接続の)装置において、 第1のトランジスタのベースと第2のトランジスタのソ
ース (エミッタ)との間に、第1のトランジスタのベ
ース電流を分流し得る極性に第3の(バイポーラ又は電
界効果型)トランジスタのコレクタ・エミッタ(ドレイ
ン・ソース)を接続し、前記開閉信号電圧又は(第4の
補助のトランジスタなどを介して得た)該信号電圧に同
期する信号電圧を介して、第3のトランジスタのベース
(ゲート)を駆動し、第2のトランジスタをオンさせる
ときは、第3のトランジスタをオフさせ、第2のトラン
ジスタをオフさせるときは、第3のトランジスタをオン
させるようにした点にある。
【発明の実施例】
以下第1図(A) 、 (B)に基づいて本発明の詳細
な説明する。同図(A) 、 (B)はそれぞれ本発明
装置の異なる実施例を示す回路図である。 第1図(A)においては、第2図のツェナダイオードZ
DIに代わりPNP型の補助トランジスタQ3が設けら
れ、そのエミッタEはBPTQIのベースBに、同じく
コレクタCはFETQ2のソースSに、また同じくベー
スBはFETQ2のゲートGに接続されている。補助ト
ランジスタQ3のベースBは、FETQ2のゲートGと
共に共通の開閉信号電圧eGで駆動される。 この回路においては開閉信号電圧eGが“H“のときに
はFETQ2はオン、補助トランジスタQ3は、そのエ
ミッタE・ベース8間の電圧がO又はこの間が逆バイア
スされて、オフとなり、ベース電流IBIは有効にBP
TQIに与えられ、複合トランジスタQl、Q2は急速
にオン状態となる。 ただしこの例では信号電圧eGのH”レベルは、少なく
ともベース電源EBの電圧にほぼ等しい大きさを持つも
のとする。 次に信号電圧eGが“L“になると、FETQ2はオフ
、補助トランジスタQ3はオンとなり、ベース電流IB
Iは補助トランジスタQ3のエミッタE・コレクタCを
介して短絡分流せしめられ、同時にBPTQIのベース
蓄積キャリアも該エミッタ・コレクタを介して消滅し、
複合トランジスタQl。 Q2は急速にオフ状態になる。 この場合補助トランジスタQ3のオン時のコレクタ・エ
ミッタ電圧V CE (sat)は前記ツェナダイオー
ドZD1のアバランシェ電圧より充分小さく前記の発熱
も極めて小さいものとなる。 次に第1図(B)においては、同図(八)の単一のPN
P型の補助トランジスタQ3に代わり、2つのNPN型
の補助トランジスタQ3A、Q4を用い同様な効果を得
るようにしたもので、トランジスタQ3AのコレクタC
,エミッタEがそれぞれBPTQIのベースB、FET
Q2のソースSに接続されている。 他方補助トランジスタQ4のエミッタEは、FETQ2
のソースSに接続されると共にそのコレクタCには抵抗
R2を介して、ベース電源EBからコレクタ電流が供給
され、−また該コレクタCにはトランジスタQ3Aのベ
ースBが接続されている。またトランジスタQ4のベー
スBはFETQ2のゲートGと共に開閉信号電圧eGに
よって共通に駆動される。 この回路においては開閉信号電圧eGが“H”(すなわ
ち複合トランジスタQl、Q2がオン)のときには、補
助トランジスタQ4はオン、従って補助トランジスタQ
3AはそのベースB、エミッタE間が短絡されるため、
オフとなってベース電流IBIがBPTQIに供給され
、他方信号電圧eGが“L” (すなわち複合トランジ
スタQl。 Q2がオフ)のときには、補助トランジスタQ4はオフ
、従って補助トランジスタQ3Aは、そのベースBに抵
抗R2を介してベース電源EBからベース電流が供給さ
れるため、オンとなって、複合トランジスタQl、Q2
のベースB、ソースS間を短絡する。このようにして第
1図(B)の2つの補助トランジスタQ3A、Q4は、
同図(A)の1つの補助トランジスタQ3と同等の動作
を行うことになる。 なお以上の実施例においてFETQ2をバイポーラトラ
ンジスタとしても、また補助トランジスタQ3゜Q3A
を電界効果型トランジスタとしても同様な動作を行わせ
ることができ、これらも本発明に包含される。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、第1の
バイポーラトランジスタのエミッタと第2の電界効果型
又はバイポーラトランジスタのドレイン(コレクタ)と
を結合しつつ、カスコード接続してなる半導体装置にお
いて、 第1のトランジスタのベースと第2のトランジスタのソ
ース(エミッタ)との間に、従来のツェナダイオードに
代わり、第1のトランジスタのベース電流を分流し得る
極性に、第3のバイポーラ又は電界効果型トランジスタ
のコレクタ・エミッタ(ドレイン・ソース)を接続し、
第2のトランジスタのゲート(ベース)を駆動する信号
電圧または該信月電圧に同期する信号電圧を介して、第
3のトランジスタのベース(ゲート)を駆動し、第2の
トランジスタをオンさせるときは、第3のトランジスタ
をオフさせ、第2のトランジスタをオフさせるときは、
第3のトランジスタをオンさせるようにしたので、次の
ような効果を得ることができる。 ■簡単な回路構成で、従来のツェナダイオードに相当す
る部分で発生していた大きなスイッチングロスを小さく
することができる。 ■ターンオフ時のB PTQ 1のベース電位が、従来
のツェナダイオードの時より小さくなるため複合トラン
ジスタとしてのスイッチング速度を速くすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(^)、(B)は本発明装置のそれぞれ異なる実
施例としての回路図、第2図は従来装置の回路例を示す
図で、第1図に対応するものである。 Q1+バイポーラトランジスタ(BPT)、Q2+電界
効果トランジスタ(FET)、Q3.Q3A、Q4 +
補助トランジスタ、eG:開閉信号電圧。 !)゛理ス寿d上 山 口   月 第2図 矛1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1のトランジスタのエミッタと第2のトランジス
    タのドレイン(コレクタ)とを接続し、第1のトランジ
    スタのベースと第2のトランジスタのソース(エミッタ
    )との間に補助直流電源を接続して第1のトランジスタ
    にベース電流を供給し得るようにすると共に、 第2のトランジスタのゲート(ベース)とソース(エミ
    ッタ)との間に開閉信号電圧を与え、第1のトランジス
    タのコレクタ・エミッタと第2のトランジスタのドレイ
    ン・ソース(コレクタ・エミッタ)との直列回路を介し
    て、外部に供給される電流の開閉を行う装置において、 第1のトランジスタのベースと第2のトランジスタのソ
    ース(エミッタ)との間に、第1のトランジスタのベー
    ス電流を分流し得る極性に第3のトランジスタのコレク
    タ・エミッタ(ドレイン・ソース)を接続し、前記開閉
    信号電圧又は該信号電圧に同期する信号電圧を介して、
    第3のトランジスタのベース(ゲート)を駆動し、第2
    のトランジスタをオンさせるときは、第3のトランジス
    タをオフさせ、第2のトランジスタをオフさせるときは
    、第3のトランジスタをオンさせるようにしたことを特
    徴とする半導体装置。
JP60131296A 1985-06-17 1985-06-17 半導体装置 Pending JPS61288617A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60131296A JPS61288617A (ja) 1985-06-17 1985-06-17 半導体装置
EP86304598A EP0207672A1 (en) 1985-06-17 1986-06-16 Switching device
US06/875,336 US4746814A (en) 1985-06-17 1986-06-17 Semiconductor device for conducting primary current upon receipt of a control signal

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JP60131296A JPS61288617A (ja) 1985-06-17 1985-06-17 半導体装置

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