JP2810788B2 - 過渡電圧制限半導体部品 - Google Patents
過渡電圧制限半導体部品Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は給電線の過渡電圧を制限する半導体部品に関
する。
する。
この半導体部品は電話システムの信号線に生じる過渡
的外乱から電話システムの部品を保護するのに特に適し
ている。
的外乱から電話システムの部品を保護するのに特に適し
ている。
従来の電話システムでは例えば雷撃等の天然の電気的
外乱により信号線に生じる高い過渡電圧に耐える電気機
械部品が使用されていた。近代的な電話システムに使用
される部品は主として半導体装置により構成されそれら
は電話システム内に生じる高い過渡電圧により傷つけら
れやすいため、電話システムの部品に対する保護装置が
必要である。
外乱により信号線に生じる高い過渡電圧に耐える電気機
械部品が使用されていた。近代的な電話システムに使用
される部品は主として半導体装置により構成されそれら
は電話システム内に生じる高い過渡電圧により傷つけら
れやすいため、電話システムの部品に対する保護装置が
必要である。
また、高い過渡電圧が加わったりそれに対して保護す
る必要がある状況では半導体装置はより頑丈な装置に置
換されており、電話システム以外のシステムの半導体装
置に対する保護装置も必要とされている。
る必要がある状況では半導体装置はより頑丈な装置に置
換されており、電話システム以外のシステムの半導体装
置に対する保護装置も必要とされている。
システムの信号もしくは他の線に接続した時にこれら
の線に誘起される過渡電圧を制限することができる半導
体部品を提供することが本発明の目的である。
の線に誘起される過渡電圧を制限することができる半導
体部品を提供することが本発明の目的である。
本発明によれば、少くとも３本の給電線を有するシス
テムの給電線上の過渡電圧を制限するのに適した半導体
部品は各給電線に接続される少くとも３つの入力手段を
含み、各入力手段に対して高インピーダンス状態から低
インピーダンス状態へ変る闘値を有するマルチ接合ダイ
オードが設けられ、各マルチ接合ダイオードは各入力手
段と共通端子との間に同じ意味合いで接続されており、
各マルチ接合ダイオードは逆の意味合いで分路接続され
たもう１個のダイオードと対とされており、一対のダイ
オードの電流容量は他のダイオード対の結合された電流
容量と実質的に等しくされている。
テムの給電線上の過渡電圧を制限するのに適した半導体
部品は各給電線に接続される少くとも３つの入力手段を
含み、各入力手段に対して高インピーダンス状態から低
インピーダンス状態へ変る闘値を有するマルチ接合ダイ
オードが設けられ、各マルチ接合ダイオードは各入力手
段と共通端子との間に同じ意味合いで接続されており、
各マルチ接合ダイオードは逆の意味合いで分路接続され
たもう１個のダイオードと対とされており、一対のダイ
オードの電流容量は他のダイオード対の結合された電流
容量と実質的に等しくされている。
３つの入力手段を有する形状の半導体部品は電話シス
テムに使用するのに特に適している。
テムに使用するのに特に適している。
好ましくは、マルチ接合ダイオードのカソード電極は
各入力手段に接続されている。
各入力手段に接続されている。
第１の形状の半導体部品では、もう１個の各ダイオー
ドはマルチ接合ダイオードである。
ドはマルチ接合ダイオードである。
第２の形状の半導体部品では、もう１個の各ダイオー
ドは一つのPN接合を有するダイオードである。
ドは一つのPN接合を有するダイオードである。
さらに別の形状の半導体部品では、全部ではないが少
くとも一つのもう１個のダイオードはマルチ接合ダイオ
ードであり、もう１個の各ダイオードは一つのPN接合を
有している。
くとも一つのもう１個のダイオードはマルチ接合ダイオ
ードであり、もう１個の各ダイオードは一つのPN接合を
有している。
好ましくは、半導体部品は２つの実質的に平行な主面
を有する半導体本体の形状を有し、ダイオードの電極は
主面上にあり、入力手段は一方の主面上で各ダイオード
対の電極とコンタクトする複数の導電体および他方の主
面上でその面の全ての電極とコンタクトする共通端子で
あるもう一つの導電体であり、他の電極対はその結合電
流容量と実質的に等しい電流容量を有するダイオード対
に対して対称的に配置されている。
を有する半導体本体の形状を有し、ダイオードの電極は
主面上にあり、入力手段は一方の主面上で各ダイオード
対の電極とコンタクトする複数の導電体および他方の主
面上でその面の全ての電極とコンタクトする共通端子で
あるもう一つの導電体であり、他の電極対はその結合電
流容量と実質的に等しい電流容量を有するダイオード対
に対して対称的に配置されている。
好ましくは、ダイオードは主面に沿って横切する交番
するマルチ接合ダイオードおよびもう１個のダイオード
であり、各入力手段はマルチ接合ダイオードおよびもう
１個のダイオードからなるダイオード対とコンタクト
し、好ましくは各入力手段は主面の一部を横切して延長
している。
するマルチ接合ダイオードおよびもう１個のダイオード
であり、各入力手段はマルチ接合ダイオードおよびもう
１個のダイオードからなるダイオード対とコンタクト
し、好ましくは各入力手段は主面の一部を横切して延長
している。
一つの半導体部品構成において、もう１個の各ダイオ
ードはマルチ接合ダイオードであり、各ダイオード対は
分離領域により同じ半導体本体を占有する他のマルチ接
合ダイオード対から電気的に分離されている。
ードはマルチ接合ダイオードであり、各ダイオード対は
分離領域により同じ半導体本体を占有する他のマルチ接
合ダイオード対から電気的に分離されている。
別の構成の半導体部品では、もう１個の各ダイオード
は一つのPN接合を有し半導体本体のドープ領域は全ての
ダイオード対に対して共通とされている。
は一つのPN接合を有し半導体本体のドープ領域は全ての
ダイオード対に対して共通とされている。
特に高速作動する別の構成の半導体部品では、マルチ
接合ダイオードは半導体本体の中央周りに寄せ集められ
ており、半導体本体のドープ領域は全てのダイオード対
に対して共通とされている。
接合ダイオードは半導体本体の中央周りに寄せ集められ
ており、半導体本体のドープ領域は全てのダイオード対
に対して共通とされている。
好ましくは、各マルチ接合ダイオードは隣接するｐ形
ゲート領域の材料で充填される複数の間隙を有するカソ
ード（n+）領域を含んでいる。
ゲート領域の材料で充填される複数の間隙を有するカソ
ード（n+）領域を含んでいる。
カソード領域が隣接するｐ形領域により貫通されるた
めカソードゲート接合はｐ形ゲート領域の一部により分
路される。この構成により部品を導通状態に維持するの
に必要な電流は中断されないカソード領域に較べて増大
し、部品設計者は貫通されるカソード領域のレイアウト
により保持電流を設定することができる。
めカソードゲート接合はｐ形ゲート領域の一部により分
路される。この構成により部品を導通状態に維持するの
に必要な電流は中断されないカソード領域に較べて増大
し、部品設計者は貫通されるカソード領域のレイアウト
により保持電流を設定することができる。
第２の形状の半導体部品では、各マルチ接合ダイオー
ドが低濃度ドープｎ形（n-）内部Ｎ領域を有する実質的
なPNPN構造を有し、もう１個の各ダイオードは高濃度ド
ープｎ形（n+）領域と、n+領域に隣接する低濃度ドープ
ｎ形（n-）領域と、n-領域に隣接するｐ形領域を有する
ことができ、マルチ接合ダイオードのｎ形内部Ｎ領域は
もう１個のダイオードn-領域よりも厚くすることがで
き、厚さは半導体部品を流れる電流の方向で測定され
る。
ドが低濃度ドープｎ形（n-）内部Ｎ領域を有する実質的
なPNPN構造を有し、もう１個の各ダイオードは高濃度ド
ープｎ形（n+）領域と、n+領域に隣接する低濃度ドープ
ｎ形（n-）領域と、n-領域に隣接するｐ形領域を有する
ことができ、マルチ接合ダイオードのｎ形内部Ｎ領域は
もう１個のダイオードn-領域よりも厚くすることがで
き、厚さは半導体部品を流れる電流の方向で測定され
る。
好ましくは、各マルチ接合ダイオードは実質的なPNPN
構造を有し、かつ低濃度ドープｎ形（n-）領域である内
部Ｎ領域内にn-領域よりも不純物濃度の高い埋込ｎ形領
域を含み、埋込ｎ形領域はNPNP構造の内部Ｐ領域に隣接
している。
構造を有し、かつ低濃度ドープｎ形（n-）領域である内
部Ｎ領域内にn-領域よりも不純物濃度の高い埋込ｎ形領
域を含み、埋込ｎ形領域はNPNP構造の内部Ｐ領域に隣接
している。
半導体本体の形状とされた第２の形状の半導体部品は
第１の半導体対の一方が導通するとその電荷が別のダイ
オード対の少くとも一方に自由に流入して導通開始させ
るように構成されている。
第１の半導体対の一方が導通するとその電荷が別のダイ
オード対の少くとも一方に自由に流入して導通開始させ
るように構成されている。
マルチ接合ダイオードは半導体本体の中央周りに寄せ
集め、半導体本体の他の部分よりもその中央付近で一層
容易に電荷を導通させるように構成するのが有利であ
る。
集め、半導体本体の他の部分よりもその中央付近で一層
容易に電荷を導通させるように構成するのが有利であ
る。
第２の形状の半導体部品の修正された構造では、各マ
ルチ接合ダイオードは半導体本体の中央付近では第１の
マルチ接合ダイオードとして作動し半導体本体の他の部
分では第２のマルチ接合ダイオードとして作動するよう
に構成されており、第１のマルチ接合ダイオードは第２
のマルチ接合ダイオードよりも小さくかつ高感度とされ
ている。
ルチ接合ダイオードは半導体本体の中央付近では第１の
マルチ接合ダイオードとして作動し半導体本体の他の部
分では第２のマルチ接合ダイオードとして作動するよう
に構成されており、第１のマルチ接合ダイオードは第２
のマルチ接合ダイオードよりも小さくかつ高感度とされ
ている。
以下の説明において、好ましい形状のマルチ接合ダイ
オードはバルク降伏ダイオードと呼ばれる。一つの形状
のマルチ降伏ダイオードが英国特許第GB2113907B号に記
載されている。
オードはバルク降伏ダイオードと呼ばれる。一つの形状
のマルチ降伏ダイオードが英国特許第GB2113907B号に記
載されている。
次に、本発明により過渡電圧を制限する半導体部品を
単なる例として添付図を参照して説明を行い、ここに、 第１図は電話システムの保護に適した過渡電圧変化を
制限する第１の形状の半導体部品の集積回路構成の断面
斜視図である。
単なる例として添付図を参照して説明を行い、ここに、 第１図は電話システムの保護に適した過渡電圧変化を
制限する第１の形状の半導体部品の集積回路構成の断面
斜視図である。
第２図は電話システムの保護に適した過渡電圧の変化
を制限する第２の形状の半導体部品の集積回路構成の斜
視断面図、 第３図は複数個のバルク降伏ダイオードとしてデバイ
スを示す第１の形状の半導体部品の回路図、 第４図は複数個のバルク降伏ダイオードおよび整流ダ
イオードとして部品を示す第２の形状の半導体部品の回
路図、 第５図は複数のブロックとして部品を示すいずれかの
形状の半導体部品の回路図、 第６図は１個のバルク降伏ダイオードの簡略化構造
図、 第７図は１個のバルク降伏ダイオードの簡略化された
構造の展開図、 第８図は第７図から引き出される１個のバルク降伏ダ
イオードの回路図、 第９図は１個のバルク降伏ダイオードを表わす記号、 第10図はバルク降伏ダイオード逆接続整流ダイオード
の組合せの簡略化構造図、 第11図は第10の構造を表わす記号、 第12図は第10図に示す部品の電流−電圧特性図、 第13図は互いに逆極性で分路接続されているデバイス
として作動する一対のバルク降伏ダイオードの電流−電
圧特性図、 第14図はモノリシック集積回路として組合わされたバ
ルク降伏ダイオードと逆接続整流ダイオードの平面図、 第15図は第14図に示すモノリシック集積回路のXX線に
沿った断面図図、 第16図は双方向バルク降伏ダイオードのモノリシック
集積回路の平面図、 第17図は第16図に示すモノリシック集積回路のXX線に
沿った断面図、 第18図は第２の形状の半導体部品の別の集積回路構成
の平面図、 第19図は第18図のモノリシック集積回路のYY線に沿っ
た断面図。
を制限する第２の形状の半導体部品の集積回路構成の斜
視断面図、 第３図は複数個のバルク降伏ダイオードとしてデバイ
スを示す第１の形状の半導体部品の回路図、 第４図は複数個のバルク降伏ダイオードおよび整流ダ
イオードとして部品を示す第２の形状の半導体部品の回
路図、 第５図は複数のブロックとして部品を示すいずれかの
形状の半導体部品の回路図、 第６図は１個のバルク降伏ダイオードの簡略化構造
図、 第７図は１個のバルク降伏ダイオードの簡略化された
構造の展開図、 第８図は第７図から引き出される１個のバルク降伏ダ
イオードの回路図、 第９図は１個のバルク降伏ダイオードを表わす記号、 第10図はバルク降伏ダイオード逆接続整流ダイオード
の組合せの簡略化構造図、 第11図は第10の構造を表わす記号、 第12図は第10図に示す部品の電流−電圧特性図、 第13図は互いに逆極性で分路接続されているデバイス
として作動する一対のバルク降伏ダイオードの電流−電
圧特性図、 第14図はモノリシック集積回路として組合わされたバ
ルク降伏ダイオードと逆接続整流ダイオードの平面図、 第15図は第14図に示すモノリシック集積回路のXX線に
沿った断面図図、 第16図は双方向バルク降伏ダイオードのモノリシック
集積回路の平面図、 第17図は第16図に示すモノリシック集積回路のXX線に
沿った断面図、 第18図は第２の形状の半導体部品の別の集積回路構成
の平面図、 第19図は第18図のモノリシック集積回路のYY線に沿っ
た断面図。
第１図を参照して、過渡電圧の変化を制限する第１の
形状の半導体部品は第１のバルク降伏ダイオード対１
と、第２のバルク降伏ダイオード対２と、第３のバルク
降伏ダイオード対３を含んでおり、３対のバルク降伏ダ
イオード１、２、３はモノリシック集積回路４に属しモ
ノリシック集積回路４内で連続バリア５により互いに分
離されている。バリア５はバルク降伏ダイオード１、
２、３間を延長している他に集積回路４の側面を形成し
ている。
形状の半導体部品は第１のバルク降伏ダイオード対１
と、第２のバルク降伏ダイオード対２と、第３のバルク
降伏ダイオード対３を含んでおり、３対のバルク降伏ダ
イオード１、２、３はモノリシック集積回路４に属しモ
ノリシック集積回路４内で連続バリア５により互いに分
離されている。バリア５はバルク降伏ダイオード１、
２、３間を延長している他に集積回路４の側面を形成し
ている。
第１図を参照して、第１のバルク降伏ダイオード対１
は第１のｐ形半導体材料層10および第１層10とコンタク
トする第２のn-形半導体材料層11を含んでいる。第２層
11内にはｐ形領域13があって第２層11との共通面を有し
ている。ｐ形領域13の下にはｎ形領域12があって、ｐ形
領域13およびその中のn+形領域14とコンタクトしてい
る。n+形領域14は第２層11およびｐ形領域と共通面を有
している。n+形領域14は複数の規則正しく間隔のとられ
た位置でｐ形領域13により貫通されている。第２層11内
のn+形環15は第２層11を共通面を有している。
は第１のｐ形半導体材料層10および第１層10とコンタク
トする第２のn-形半導体材料層11を含んでいる。第２層
11内にはｐ形領域13があって第２層11との共通面を有し
ている。ｐ形領域13の下にはｎ形領域12があって、ｐ形
領域13およびその中のn+形領域14とコンタクトしてい
る。n+形領域14は第２層11およびｐ形領域と共通面を有
している。n+形領域14は複数の規則正しく間隔のとられ
た位置でｐ形領域13により貫通されている。第２層11内
のn+形環15は第２層11を共通面を有している。
第１図を参照して、n+形領域14はｐ形領域13の長さの
ほぼ半分とそのｐ形領域の全幅の全部ではないが大部分
を占有している。ｎ形領域12の境界はn+形領域14の境界
と実質的に一致されている。
ほぼ半分とそのｐ形領域の全幅の全部ではないが大部分
を占有している。ｎ形領域12の境界はn+形領域14の境界
と実質的に一致されている。
第１図には示されていないが、第１のバルク降伏ダイ
オード対１内にはｐ形領域10およびn-形領域11とコンタ
クトするもう一つのｎ形領域およびｐ形領域10内にあっ
て（第１図から見て）その下面と共通面を有するもう一
つのn+形領域が含まれている。これらもう一つの領域は
第１のバルク降伏ダイオード１の（第１図から見て）下
部領域を占有している。
オード対１内にはｐ形領域10およびn-形領域11とコンタ
クトするもう一つのｎ形領域およびｐ形領域10内にあっ
て（第１図から見て）その下面と共通面を有するもう一
つのn+形領域が含まれている。これらもう一つの領域は
第１のバルク降伏ダイオード１の（第１図から見て）下
部領域を占有している。
第17図は第１図のバルク降伏ダイオード対１等の一対
のバルク降伏ダイオード構造の（第１図から見て）正面
から裏面への線に沿った断面図であり、第17図に示すｎ
形領域16は前記もう一つのｎ形領域でありn+形領域は前
記もう一つのn+形領域である。
のバルク降伏ダイオード構造の（第１図から見て）正面
から裏面への線に沿った断面図であり、第17図に示すｎ
形領域16は前記もう一つのｎ形領域でありn+形領域は前
記もう一つのn+形領域である。
第17図に示す一対のバルク降伏ダイオードは（第16図
から見て）それぞれ頂部および底部に電気接点19、110
を含んでいるが、第１図にはデバイスの電気接点は含ま
れていない。
から見て）それぞれ頂部および底部に電気接点19、110
を含んでいるが、第１図にはデバイスの電気接点は含ま
れていない。
第17図を参照して、n+形領域14が隣接するｐ形領域13
により貫通されてｐ形領域13の貫通部によりn+領域14は
分路される。ｐ形領域13の分路効果はバルク降伏ダイオ
ードがそのインピーダンス状態を変える電流を設定する
のに使用され、この電流はその保持電流と呼ばれる。バ
ルク降伏ダイオードはその保持電流よりも高い電流を導
通する時に低インピーダンスを有し、その電流が保持電
流よりも降下すると高インピーダンスへ切り替る。バル
ク降伏ダイオードの保持電流を設定するファシリティは
接続されているシステムの短絡電流よりも高い電流でバ
ルク降伏ダイオードがその高インピーダンス状態へ切り
替って、過渡電圧が通過してしまったらシステムの正規
動作へ戻るよう保証するのに使用される。バルク降伏ダ
イオードの保持電流はn+形領域14がｐ形領域13に貫通さ
れない場合に最小となり、貫通されるn+形領域に比例し
て増大する。前記したように、領域10、11、12、13、14
を含むバルク降伏ダイオードは、そのｐ形領域10がその
n+形領域14に対して正となる、“クローバー（crowoa
r）”スイッチとして作用する。ｎ形領域12が無い場合
には、ダイオードはn-形領域11により設定される真性降
伏電圧を有し、イオン注入ｎ領域12により真性降伏電圧
よりも低い降伏電圧が設定される。イオン注入ｎ領域12
を付加することによりバルク降伏ダイオードトリガー
（すなわち“クローバー”）電圧を正確に設定すること
ができ、所要によりさまざまなトリガー電圧を有するバ
ルク降伏ダイオードを製作することができる。すなわ
ち、イオン注入ｎ形領域16はｎ形領域12と同じにする必
要はない。
により貫通されてｐ形領域13の貫通部によりn+領域14は
分路される。ｐ形領域13の分路効果はバルク降伏ダイオ
ードがそのインピーダンス状態を変える電流を設定する
のに使用され、この電流はその保持電流と呼ばれる。バ
ルク降伏ダイオードはその保持電流よりも高い電流を導
通する時に低インピーダンスを有し、その電流が保持電
流よりも降下すると高インピーダンスへ切り替る。バル
ク降伏ダイオードの保持電流を設定するファシリティは
接続されているシステムの短絡電流よりも高い電流でバ
ルク降伏ダイオードがその高インピーダンス状態へ切り
替って、過渡電圧が通過してしまったらシステムの正規
動作へ戻るよう保証するのに使用される。バルク降伏ダ
イオードの保持電流はn+形領域14がｐ形領域13に貫通さ
れない場合に最小となり、貫通されるn+形領域に比例し
て増大する。前記したように、領域10、11、12、13、14
を含むバルク降伏ダイオードは、そのｐ形領域10がその
n+形領域14に対して正となる、“クローバー（crowoa
r）”スイッチとして作用する。ｎ形領域12が無い場合
には、ダイオードはn-形領域11により設定される真性降
伏電圧を有し、イオン注入ｎ領域12により真性降伏電圧
よりも低い降伏電圧が設定される。イオン注入ｎ領域12
を付加することによりバルク降伏ダイオードトリガー
（すなわち“クローバー”）電圧を正確に設定すること
ができ、所要によりさまざまなトリガー電圧を有するバ
ルク降伏ダイオードを製作することができる。すなわ
ち、イオン注入ｎ形領域16はｎ形領域12と同じにする必
要はない。
第１図を参照して、第３のバルク降伏ダイオード対３
は構造およびその方位が第１のバルク降伏ダイオード１
と実質的に同じであるが、第２のバルク降伏ダイオード
対２は他の２つのバルク降伏ダイオード対１、２とは方
位が逆であって構造は実質的に同じである。
は構造およびその方位が第１のバルク降伏ダイオード１
と実質的に同じであるが、第２のバルク降伏ダイオード
対２は他の２つのバルク降伏ダイオード対１、２とは方
位が逆であって構造は実質的に同じである。
第１図に示す部品において、３対のバルク降伏ダイオ
ード１、２、３に共通の（第１図から見て）下面に沿っ
た電気的コンタクトが必要であり、各電気的コンタクト
はバルク降伏ダイオード対１、２、３の（第１図から見
て）上面に設ける必要がある。
ード１、２、３に共通の（第１図から見て）下面に沿っ
た電気的コンタクトが必要であり、各電気的コンタクト
はバルク降伏ダイオード対１、２、３の（第１図から見
て）上面に設ける必要がある。
第１図に示す部品に電気的コンタクトを設けると、第
３図の回路に示すデバイスとなり、ここでバルク降伏ダ
イオード対１、２、３は共通接続６を有し、各バルク降
伏ダイオード対は自由端子７、８、９を有している。第
３図の自由端子７、８、９は第１図の各バルク降伏ダイ
オード対の別々の電気的コンタクトであり、共通接続６
は３対のバルク降伏ダイオードの共通電気的コンタクト
である。
３図の回路に示すデバイスとなり、ここでバルク降伏ダ
イオード対１、２、３は共通接続６を有し、各バルク降
伏ダイオード対は自由端子７、８、９を有している。第
３図の自由端子７、８、９は第１図の各バルク降伏ダイ
オード対の別々の電気的コンタクトであり、共通接続６
は３対のバルク降伏ダイオードの共通電気的コンタクト
である。
第１図および第３図に示す集積回路の動作において、
端子８に対して正となる端子７の外乱はバルク降伏ダイ
オード対１の順バイアスバルク降伏ダイオードのトリガ
ー電圧とバルク降伏ダイオード対２の順バイアスバルク
降伏ダイオードのトリガー電圧の和に制限される。端子
８に対して負となる端子７の電圧外乱はバルク降伏ダイ
オード対１および２の他の２つのバルク降伏ダイオード
のトリガー電圧の和に制限される。端子８に対する端子
９の外乱電圧はバルク降伏ダイオード対２、３のバルク
降伏ダイオードの各直列組合せにより、端子７の外乱電
圧に対して説明したように制限される。
端子８に対して正となる端子７の外乱はバルク降伏ダイ
オード対１の順バイアスバルク降伏ダイオードのトリガ
ー電圧とバルク降伏ダイオード対２の順バイアスバルク
降伏ダイオードのトリガー電圧の和に制限される。端子
８に対して負となる端子７の電圧外乱はバルク降伏ダイ
オード対１および２の他の２つのバルク降伏ダイオード
のトリガー電圧の和に制限される。端子８に対する端子
９の外乱電圧はバルク降伏ダイオード対２、３のバルク
降伏ダイオードの各直列組合せにより、端子７の外乱電
圧に対して説明したように制限される。
第５図を参照して、半導体部品は３個のプロテクター
2000、2100、2200を含んでおり、その各々がデルタ構成
とされたプロテクターが耐える必要のある電圧の一部に
耐えられるものであればよい。スター接続を使用するた
めに、部品は縦形構造だけを使用して実現され公知の保
護装置よりも電流処理容量が高い。
2000、2100、2200を含んでおり、その各々がデルタ構成
とされたプロテクターが耐える必要のある電圧の一部に
耐えられるものであればよい。スター接続を使用するた
めに、部品は縦形構造だけを使用して実現され公知の保
護装置よりも電流処理容量が高い。
第１図および第３図を参照して、第１のバルク降伏ダ
イオード対１は電話システムの部品保護に使用する場
合、その端子７が電話システムのＲもしくはＡ線に接続
され、その端子９がＴもしくはＢ端子に接続され、その
端子８が接地線に接続される。第１図および第３図に示
す集積回路の動作において、Ｒ（もしくはＡ）およびＴ
（もしくはＢ）線の両方に生じる過渡電圧の変化により
両方のバルク降伏ダイオード対１および３に電流が生
じ、バルク降伏ダイオード２が両方の電流を減衰しなけ
ればならないため、第２のバルク降伏ダイオード２は他
の２つのバルク降伏ダイオード１および３の各々の２倍
の電流容量を必要とする。バルク降伏ダイオード対の相
対電流容量要求は第２のバルク降伏ダイオード対２のダ
イオードの活性n+形領域を他の２つのバルク降伏ダイオ
ード対１、３のダイオードの対応する領域の２倍とする
ことにより達せられる。
イオード対１は電話システムの部品保護に使用する場
合、その端子７が電話システムのＲもしくはＡ線に接続
され、その端子９がＴもしくはＢ端子に接続され、その
端子８が接地線に接続される。第１図および第３図に示
す集積回路の動作において、Ｒ（もしくはＡ）およびＴ
（もしくはＢ）線の両方に生じる過渡電圧の変化により
両方のバルク降伏ダイオード対１および３に電流が生
じ、バルク降伏ダイオード２が両方の電流を減衰しなけ
ればならないため、第２のバルク降伏ダイオード２は他
の２つのバルク降伏ダイオード１および３の各々の２倍
の電流容量を必要とする。バルク降伏ダイオード対の相
対電流容量要求は第２のバルク降伏ダイオード対２のダ
イオードの活性n+形領域を他の２つのバルク降伏ダイオ
ード対１、３のダイオードの対応する領域の２倍とする
ことにより達せられる。
第１図および第17図に示す集積回路の動作において、
いずれか一つのバルク降伏ダイオード対に発生される電
荷は各バルク降伏ダイオード対を包囲する分離障壁５に
よりそのバルク降伏ダイオード対に閉じ込められる。
いずれか一つのバルク降伏ダイオード対に発生される電
荷は各バルク降伏ダイオード対を包囲する分離障壁５に
よりそのバルク降伏ダイオード対に閉じ込められる。
添付第２図を参照して、過渡電圧の変化を制限する第
２の形状の半導体部品は第１のバルク降伏ダイオード−
整流ダイオード組合せ200と、第２のバルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード組合せ210と、第３バルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ220を含んでいる。
２の形状の半導体部品は第１のバルク降伏ダイオード−
整流ダイオード組合せ200と、第２のバルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード組合せ210と、第３バルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ220を含んでいる。
第２図を参照して、第１のバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200はｐ形領域201と、ｐ型領域201
とコンタクトするn-領域202と、n-領域202内のｎ形領域
203と、やはりn-領域202内にあってｎ形領域203とコン
タクトしかつn-形領域202と共通面を有するｐ形領域204
と、ｐ形領域204内にあってｐ形領域204およびn-形領域
202と共通面を有するn+形領域205を含んでいる。n-形領
域202内のn+形環206は領域204を包囲しこの領域と共通
面を有している。
流ダイオード組合せ200はｐ形領域201と、ｐ型領域201
とコンタクトするn-領域202と、n-領域202内のｎ形領域
203と、やはりn-領域202内にあってｎ形領域203とコン
タクトしかつn-形領域202と共通面を有するｐ形領域204
と、ｐ形領域204内にあってｐ形領域204およびn-形領域
202と共通面を有するn+形領域205を含んでいる。n-形領
域202内のn+形環206は領域204を包囲しこの領域と共通
面を有している。
第２図を参照して、第１のバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200は（第２図から見て）ｐ形領域2
01の背面にn+形領域を含んでいる。ｐ形領域201の背面
のn+形領域は第２図には図示されていないが、（第２図
から見て）正面から裏面へ走る線に沿ったバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ200の断面を表わす第1
4図には図示されている。第14図に示すn+形領域207は第
２図のｐ形領域201の背面にあるn+形領域である。
流ダイオード組合せ200は（第２図から見て）ｐ形領域2
01の背面にn+形領域を含んでいる。ｐ形領域201の背面
のn+形領域は第２図には図示されていないが、（第２図
から見て）正面から裏面へ走る線に沿ったバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ200の断面を表わす第1
4図には図示されている。第14図に示すn+形領域207は第
２図のｐ形領域201の背面にあるn+形領域である。
第２図を参照して、第２のバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ210は実質的に第１のバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ200と同じ構造である
が、第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ200に対して反転されている。第２図に示すように、
第２のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ21
0はn+形領域211と、n+形領域211とコンタクトするn-形
領域212と、n-形領域212内にあってn-形領域212と共通
面を有するｐ形領域213と、（第２図から見て）ｐ形領
域213の背面でｐ形領域内にあってｐ形領域213と共通面
を有するn+形領域214を含んでいる。n+形領域211は第14
図のn+形領域207に対応しており、第２のバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ210内に第１のバルク
降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ200の領域201、
203と対応する領域のあることがお判りと思う。
流ダイオード組合せ210は実質的に第１のバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ200と同じ構造である
が、第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ200に対して反転されている。第２図に示すように、
第２のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ21
0はn+形領域211と、n+形領域211とコンタクトするn-形
領域212と、n-形領域212内にあってn-形領域212と共通
面を有するｐ形領域213と、（第２図から見て）ｐ形領
域213の背面でｐ形領域内にあってｐ形領域213と共通面
を有するn+形領域214を含んでいる。n+形領域211は第14
図のn+形領域207に対応しており、第２のバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード組合せ210内に第１のバルク
降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ200の領域201、
203と対応する領域のあることがお判りと思う。
第２図を参照して、第３のバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ220は第１のバルク降伏ダイオード
−整流ダイオード組合せ200と実質的に同じであり、相
対的方位も同じである。第３のバルク降伏ダイオード−
整流ダイオード組合せ220の領域221、222、223、224、2
25はそれぞれ第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオ
ード組合せ200の領域201、202、203、204、205に対応し
ている。
流ダイオード組合せ220は第１のバルク降伏ダイオード
−整流ダイオード組合せ200と実質的に同じであり、相
対的方位も同じである。第３のバルク降伏ダイオード−
整流ダイオード組合せ220の領域221、222、223、224、2
25はそれぞれ第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオ
ード組合せ200の領域201、202、203、204、205に対応し
ている。
第２図を参照して、n+形領域206は各バルク降伏ダイ
オード−整流ダイオード組合せ200、210、220の周りを
延長する環状系の一部である。集積回路の下面に沿って
コンタクトが必要であり、各バルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200、210、220の上面（第２図から
見て集積回路に対する上下面）に一つのコンタクトが必
要である。
オード−整流ダイオード組合せ200、210、220の周りを
延長する環状系の一部である。集積回路の下面に沿って
コンタクトが必要であり、各バルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200、210、220の上面（第２図から
見て集積回路に対する上下面）に一つのコンタクトが必
要である。
第２図に示す集積回路にコンタクトを設けると、第４
図に示す回路となり、ここでバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200、210、220は共通面250および端
子251、252、253を有している。
図に示す回路となり、ここでバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200、210、220は共通面250および端
子251、252、253を有している。
第２図を参照して、３つのバルク降伏ダイオード−整
流ダイオード組合せ200、210、220の各n-形領域202、21
2、222は共通のn-形領域により提供されることをお判り
願いたい。また、（第２図から見て）集積回路の前面に
おいて、中央バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組
合せ210の整流ダイオードは外側のバルク降伏ダイオー
ド−整流ダイオード組合せ200、220のバルク降伏ダイオ
ード間にあり、（第２図から見て）集積回路の裏面にお
いて、外側のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組
合せ200、220の整流ダイオードは中央バルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード組合せ210のバルク降伏ダイオー
ドの側面にあることがお判りと思う。したがって、中央
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ210は２
つの外側のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ200、220に対して反転方位とされており、この方位反
転により集積回路の隣接する部品間の関係が（第２図か
ら見て）集積回路の正面から裏面へかけて変化する。
流ダイオード組合せ200、210、220の各n-形領域202、21
2、222は共通のn-形領域により提供されることをお判り
願いたい。また、（第２図から見て）集積回路の前面に
おいて、中央バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組
合せ210の整流ダイオードは外側のバルク降伏ダイオー
ド−整流ダイオード組合せ200、220のバルク降伏ダイオ
ード間にあり、（第２図から見て）集積回路の裏面にお
いて、外側のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組
合せ200、220の整流ダイオードは中央バルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード組合せ210のバルク降伏ダイオー
ドの側面にあることがお判りと思う。したがって、中央
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ210は２
つの外側のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ200、220に対して反転方位とされており、この方位反
転により集積回路の隣接する部品間の関係が（第２図か
ら見て）集積回路の正面から裏面へかけて変化する。
第２図および第４図に示す集積回路の動作において、
端子252に対して正となる端子251の外乱はバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対200の整流ダイオードの順
降伏電圧とバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ210のバルク降伏ダイオードのトリガー電圧との和に
制限される。端子252に対して負となる端子251の外乱は
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対200のバルク
降伏ダイオードのトリガー電圧とバルク降伏ダイオード
−整流ダイオード対210の整流ダイオードの順降伏電圧
との和に制限される。端子252に対する端子253の外乱電
圧はバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対220、210
の部品により、端子251の外乱電圧に対して記述したの
と同様に制限される。
端子252に対して正となる端子251の外乱はバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対200の整流ダイオードの順
降伏電圧とバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合
せ210のバルク降伏ダイオードのトリガー電圧との和に
制限される。端子252に対して負となる端子251の外乱は
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対200のバルク
降伏ダイオードのトリガー電圧とバルク降伏ダイオード
−整流ダイオード対210の整流ダイオードの順降伏電圧
との和に制限される。端子252に対する端子253の外乱電
圧はバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対220、210
の部品により、端子251の外乱電圧に対して記述したの
と同様に制限される。
第２図および第４図に示す集積回路の動作において、
端子251、253に共通の外乱電圧があって共通外乱電圧が
これらの端子に対して設定されら電圧限界のいずれかを
越える場合には、バルク降伏ダイオード−整流ダイオー
ド対200、220のバルク降伏ダイオードは実質的に同時に
トリガーされる。この結果は端子252に対する端子251の
外乱が負であってその端子の外乱許容電圧を越える場合
には、バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対210の
整流ダイオードおよびバルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対200のバルク降伏ダイオードが導通するために
得られる。整流ダイオードは導通するn-形領域212へ電
荷キャリアを注入し、この電荷キャリアはn-形領域212
からn-形領域222へ移動する。領域222に電荷キャリアが
存在することにより第３のバルク降伏ダイオード−整流
ダイオード対220のバルク降伏ダイオードがトリガーさ
れる。第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対
200と第３のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対2
20のトリガーは実質的に同時に起り、その結果、端子25
1と253の外乱電圧は実質的に同時に取り除かれる。ま
た、端子251、253に共通の正の外乱電圧が生じてバルク
降伏ダイオード−整流ダイオード対210のバルク降伏ダ
イオードがトリガーすると、端子251、253の電圧はバル
ク降伏ダイオード−整流ダイオード対200、220の整流ダ
イオードの導通によりクランプされる。整流ダイオード
は実質的に同時に導通し実質的に同じ電圧降下を有して
いる。
端子251、253に共通の外乱電圧があって共通外乱電圧が
これらの端子に対して設定されら電圧限界のいずれかを
越える場合には、バルク降伏ダイオード−整流ダイオー
ド対200、220のバルク降伏ダイオードは実質的に同時に
トリガーされる。この結果は端子252に対する端子251の
外乱が負であってその端子の外乱許容電圧を越える場合
には、バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対210の
整流ダイオードおよびバルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対200のバルク降伏ダイオードが導通するために
得られる。整流ダイオードは導通するn-形領域212へ電
荷キャリアを注入し、この電荷キャリアはn-形領域212
からn-形領域222へ移動する。領域222に電荷キャリアが
存在することにより第３のバルク降伏ダイオード−整流
ダイオード対220のバルク降伏ダイオードがトリガーさ
れる。第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対
200と第３のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対2
20のトリガーは実質的に同時に起り、その結果、端子25
1と253の外乱電圧は実質的に同時に取り除かれる。ま
た、端子251、253に共通の正の外乱電圧が生じてバルク
降伏ダイオード−整流ダイオード対210のバルク降伏ダ
イオードがトリガーすると、端子251、253の電圧はバル
ク降伏ダイオード−整流ダイオード対200、220の整流ダ
イオードの導通によりクランプされる。整流ダイオード
は実質的に同時に導通し実質的に同じ電圧降下を有して
いる。
第２図を参照して、前記した状況においてダイオード
対の２個以上のダイオードが実質的に同時にトリガーす
るのは部品構造の３つの特徴によるものである。第１の
特徴はトリガーした時に各バルク降伏ダイオードからの
電荷キャリアが共通のn-形領域202−212−222を介して
少くとも一つの他のバルク降伏ダイオードへ到達できる
ようにバルク降伏ダイオードが配置されることである。
この点について、中央のバルク降伏ダイオード−整流ダ
イオード組合せ210のバルク降伏ダイオードは他の各バ
ルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ200、220に
対して電荷キャリアを送受することができ、その結果中
央バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ210が
トリガーされると、全てのバルク降伏ダイオード−整流
ダイオード組合せがトリガーされる。第２の特徴はカレ
ントミラー効果を達成するために第２図に領域201、211
として示すｐ形領域を３つのダイオード対のバルク降伏
ダイオードに共通のものとし、任意の一つのバルク降伏
ダイオードのトリガーにより隣接するバルク降伏ダイオ
ードがトリガーされることである。第３の特徴は導通し
た時に整流ダイオードからの電荷キャリアがトリガーさ
れていないかも知れない隣接バルク降伏ダイオードへ流
れることができ、整流ダイオードからの電荷キャリアの
供給によりトリガーされるように整流ダイオードが配置
されることである。
対の２個以上のダイオードが実質的に同時にトリガーす
るのは部品構造の３つの特徴によるものである。第１の
特徴はトリガーした時に各バルク降伏ダイオードからの
電荷キャリアが共通のn-形領域202−212−222を介して
少くとも一つの他のバルク降伏ダイオードへ到達できる
ようにバルク降伏ダイオードが配置されることである。
この点について、中央のバルク降伏ダイオード−整流ダ
イオード組合せ210のバルク降伏ダイオードは他の各バ
ルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ200、220に
対して電荷キャリアを送受することができ、その結果中
央バルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ210が
トリガーされると、全てのバルク降伏ダイオード−整流
ダイオード組合せがトリガーされる。第２の特徴はカレ
ントミラー効果を達成するために第２図に領域201、211
として示すｐ形領域を３つのダイオード対のバルク降伏
ダイオードに共通のものとし、任意の一つのバルク降伏
ダイオードのトリガーにより隣接するバルク降伏ダイオ
ードがトリガーされることである。第３の特徴は導通し
た時に整流ダイオードからの電荷キャリアがトリガーさ
れていないかも知れない隣接バルク降伏ダイオードへ流
れることができ、整流ダイオードからの電荷キャリアの
供給によりトリガーされるように整流ダイオードが配置
されることである。
第４図に示す回路の動作を変えることなく全てのダイ
オードを反転できることがお判りと思う。
オードを反転できることがお判りと思う。
第２図を参照して、過渡電圧を制限する第２の形状の
半導体部品は第１の形状の半導体部品よりも占有面積が
小さい。第１の形状の部品の分離拡散を省くことにより
部品の所要面積を第１段階の低減が行われる。（例え
ば、第１および第２のバルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対200、210間の例えばｐ形領域214からn+形領域
への）“横形”構造よりも（例えば、第１のバルク降伏
ダイオード−整流ダイオード対200の例えばｐ形領域020
1からn+形領域205への）“縦形”構造により優先的な導
通が行われる。整流ダイオードは導通電圧が低くかつ関
連するバルク降伏ダイオードよりも消費電力が少いため
整流ダイオードの所要面積はバルク降伏ダイオードの所
要面積よりも小さい。（第２の形状の部品には被保護シ
ステムの電圧限界を設定する１個のバルク降伏ダイオー
ドがあるが、第１形状の部品には被保護システムの限界
電圧を設定する２個の直列接続バルク降伏ダイオードが
あるため）、第２の形状の部品に使用されるバルク降伏
ダイオードは第１の形状の部品のおよそ２倍の降伏電圧
を必要とする。およそ200Vのトリガー電圧までは、バル
ク降伏ダイオードの所要面積はサージ電流容量の増大と
共に増大し、第１および第２の形状の部品に必要なバル
ク降伏ダイオードは200Vの限界内に入るため、第２の形
状の部品の各バルク降伏ダイオードは第１の形状の部品
の第１もしくは第３のバルク降伏ダイオードの面積の半
分以下で済む。
半導体部品は第１の形状の半導体部品よりも占有面積が
小さい。第１の形状の部品の分離拡散を省くことにより
部品の所要面積を第１段階の低減が行われる。（例え
ば、第１および第２のバルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対200、210間の例えばｐ形領域214からn+形領域
への）“横形”構造よりも（例えば、第１のバルク降伏
ダイオード−整流ダイオード対200の例えばｐ形領域020
1からn+形領域205への）“縦形”構造により優先的な導
通が行われる。整流ダイオードは導通電圧が低くかつ関
連するバルク降伏ダイオードよりも消費電力が少いため
整流ダイオードの所要面積はバルク降伏ダイオードの所
要面積よりも小さい。（第２の形状の部品には被保護シ
ステムの電圧限界を設定する１個のバルク降伏ダイオー
ドがあるが、第１形状の部品には被保護システムの限界
電圧を設定する２個の直列接続バルク降伏ダイオードが
あるため）、第２の形状の部品に使用されるバルク降伏
ダイオードは第１の形状の部品のおよそ２倍の降伏電圧
を必要とする。およそ200Vのトリガー電圧までは、バル
ク降伏ダイオードの所要面積はサージ電流容量の増大と
共に増大し、第１および第２の形状の部品に必要なバル
ク降伏ダイオードは200Vの限界内に入るため、第２の形
状の部品の各バルク降伏ダイオードは第１の形状の部品
の第１もしくは第３のバルク降伏ダイオードの面積の半
分以下で済む。
第２図を参照して、第２の形状の部品において、ｎ型
領域203、223で示すｎ形領域（第２のバルク降伏ダイオ
ードには第３のｎ形領域があるが第２図には図示されて
いない）は同じ操作で打込みが行われ、３個のバルク降
伏ダイオードの降伏電圧を厳密に一致させるのに寄与す
る。さらに、バルク降伏ダイオードのトリガー電圧を設
定する全ての構成（n+形領域）が半導体本体の一方側に
あるため、半導体本体の両側に電圧設定構成がある場合
よりもより一貫性のある結果が得られる。
領域203、223で示すｎ形領域（第２のバルク降伏ダイオ
ードには第３のｎ形領域があるが第２図には図示されて
いない）は同じ操作で打込みが行われ、３個のバルク降
伏ダイオードの降伏電圧を厳密に一致させるのに寄与す
る。さらに、バルク降伏ダイオードのトリガー電圧を設
定する全ての構成（n+形領域）が半導体本体の一方側に
あるため、半導体本体の両側に電圧設定構成がある場合
よりもより一貫性のある結果が得られる。
第２図を参照して、n-領域212の厚さはn+領域211の深
さを変えることによりn+領域211に隣接するように制御
することができ、特にバルク降伏ダイオード／整流ダイ
オード対210のバルク降伏ダイオードのn-領域はその対
の整流ダイオードのn-領域212よりも厚くすることがで
きる。n-領域212が薄い構成によりn-領域212が例えば領
域202、222と実質的に同じ厚さを有する構成よりも順方
向導通時のオーバシュートが低い整流ダイオードが得ら
れる。厚さは半導体部品を流れる電流の方向、すなわ
ち、n+領域210からＰ領域213の方向で測定される。n-領
域212の厚さを低減する他の方法は、（ｉ）.n+領域211
の深さを増大する、（ii）.p領域213の深さを増大す
る、もしくは、（iii）．領域211および213の両方の深
さを増大することである。
さを変えることによりn+領域211に隣接するように制御
することができ、特にバルク降伏ダイオード／整流ダイ
オード対210のバルク降伏ダイオードのn-領域はその対
の整流ダイオードのn-領域212よりも厚くすることがで
きる。n-領域212が薄い構成によりn-領域212が例えば領
域202、222と実質的に同じ厚さを有する構成よりも順方
向導通時のオーバシュートが低い整流ダイオードが得ら
れる。厚さは半導体部品を流れる電流の方向、すなわ
ち、n+領域210からＰ領域213の方向で測定される。n-領
域212の厚さを低減する他の方法は、（ｉ）.n+領域211
の深さを増大する、（ii）.p領域213の深さを増大す
る、もしくは、（iii）．領域211および213の両方の深
さを増大することである。
第６図を参照して、ｐ形層50、n-形層51、ｎ形層52、
ｐ形層53、およびn+形層54を含む簡略化された構造とし
て一方向バルク降伏ダイオードを表わすことができる。
ｐ形層53、およびn+形層54を含む簡略化された構造とし
て一方向バルク降伏ダイオードを表わすことができる。
第７図を参照して、第６図の簡略化された構造は層5
1、52、53をそれぞれ領域501−502−503、521−522−52
3、531−532−533へ分離して書き替えることができる。
1、52、53をそれぞれ領域501−502−503、521−522−52
3、531−532−533へ分離して書き替えることができる。
第８図は第６図もしくは第７図の等価回路である。第
８図を参照して、トランジスタのエミッタ電極間に印加
される漸増する電圧はPNPトランジスタ55のエミッタ−
ベースダイオードへ通されツェナーダイオード58に電流
を導通させるのに充分な大きさとなり、この電流により
NPNトランジスタ56のベース電極へ電荷が注入されてNPN
トランジスタ56を導通させる。NPNトランジスタ56が導
通すると、PNPトランジスタ55により再生スイッチング
が行われる。抵抗59、60により分路される電流によりNP
Nトランジスタ56のベースドライブが奪われてPNPトラン
ジスタ55により縮退的にスイッチオフされる時に、利用
可能な電流がデバイスの保持電流よりも降下するとスイ
ッチオフが行われる。
８図を参照して、トランジスタのエミッタ電極間に印加
される漸増する電圧はPNPトランジスタ55のエミッタ−
ベースダイオードへ通されツェナーダイオード58に電流
を導通させるのに充分な大きさとなり、この電流により
NPNトランジスタ56のベース電極へ電荷が注入されてNPN
トランジスタ56を導通させる。NPNトランジスタ56が導
通すると、PNPトランジスタ55により再生スイッチング
が行われる。抵抗59、60により分路される電流によりNP
Nトランジスタ56のベースドライブが奪われてPNPトラン
ジスタ55により縮退的にスイッチオフされる時に、利用
可能な電流がデバイスの保持電流よりも降下するとスイ
ッチオフが行われる。
第８図を参照して、トランジスタのエミッタ間に印加
される迅速に増大する電圧はNPNトランジスタ56のベー
ス電極へ通されてそのトランジスタを導通させる。NPN
トランジスタ56およびツェナーダイオード58により“増
幅ツェナー”が形成されるため一時的に導通が生じる
が、PNPトランジスタ55はNPNトランジスタ56が取り入れ
る高い駆動電流の影響の元で強制的にオンとされ再生タ
ーンオンを助ける。PNPトランジスタ55は（デバイスが
高い逆電圧を阻止する能力を有するように）高い逆エミ
ッタ−ベース降伏電圧に設計されていて動作がのろいた
め、デバイスは前記したように応答する。
される迅速に増大する電圧はNPNトランジスタ56のベー
ス電極へ通されてそのトランジスタを導通させる。NPN
トランジスタ56およびツェナーダイオード58により“増
幅ツェナー”が形成されるため一時的に導通が生じる
が、PNPトランジスタ55はNPNトランジスタ56が取り入れ
る高い駆動電流の影響の元で強制的にオンとされ再生タ
ーンオンを助ける。PNPトランジスタ55は（デバイスが
高い逆電圧を阻止する能力を有するように）高い逆エミ
ッタ−ベース降伏電圧に設計されていて動作がのろいた
め、デバイスは前記したように応答する。
第10図に第11図に示すように接続されたバルク降伏ダ
イオードと整流ダイオードの組合せの簡略化された構造
を示し、n+形層70、ｐ形層71、n-形層72、ｎ形層73、ｐ
形層74、およびn+形層75により構成されている。
イオードと整流ダイオードの組合せの簡略化された構造
を示し、n+形層70、ｐ形層71、n-形層72、ｎ形層73、ｐ
形層74、およびn+形層75により構成されている。
第11図に示すバルク降伏ダイオード81と整流ダイオー
ド80の組合せの動作特性を第12図に示す。
ド80の組合せの動作特性を第12図に示す。
第12図を参照して、経路OAはバルク降伏ダイオードの
初期降伏を表わし、経路ABは低インピーダンス状態への
変化を表わし、経路BCは低インピーダンス状態における
導通を表わしている。経路ODは整流ダイオードの順方向
導通を表わしている。
初期降伏を表わし、経路ABは低インピーダンス状態への
変化を表わし、経路BCは低インピーダンス状態における
導通を表わしている。経路ODは整流ダイオードの順方向
導通を表わしている。
第13図は（同じである必要のない）一対のバルク降伏
ダイオードの動作特性を表わしている。
ダイオードの動作特性を表わしている。
第18図は第４図に示す部品の別の集積回路構成である
過渡電圧変化を制限するのに適した第３の形状の半導体
部品の別の集積回路構成の平面図であり、第19図はＹ−
Ｙ線に沿った第18図の集積回路の断面図である。
過渡電圧変化を制限するのに適した第３の形状の半導体
部品の別の集積回路構成の平面図であり、第19図はＹ−
Ｙ線に沿った第18図の集積回路の断面図である。
第18図を参照して、集積回路は第１、第２および第３
のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対170、171、
172を含んでいる。第18図に示す集積回路にはバルク降
伏ダイオード−整流ダイオード対170、171、172の各上
面にコンタクト層が無く、n+形領域174、175、176が見
えるようになっている。集積回路は３つの別々のｐ形構
成177、178、179およびｐ形領域177、178、179間で集積
回路の外周に沿ったn+形領域を含んでいる。
のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対170、171、
172を含んでいる。第18図に示す集積回路にはバルク降
伏ダイオード−整流ダイオード対170、171、172の各上
面にコンタクト層が無く、n+形領域174、175、176が見
えるようになっている。集積回路は３つの別々のｐ形構
成177、178、179およびｐ形領域177、178、179間で集積
回路の外周に沿ったn+形領域を含んでいる。
第19図を参照して、各バルク降伏ダイオード−整流ダ
イオード対170、171、172は第15図に示すもの実質的に
同じであり、第18図においてｐ形領域177、n-形領域18
1、およびn+形領域185はそれぞれ第14図の領域204、20
2、207に対応しており、第19図においてn+形領域176、
ｐ形領域179、ｎ形領域180、n-形領域181、およびｐ形
領域187はそれぞれ第14図の領域205、204、203、202お
よび201に対応している。第19図の領域177、181、185は
第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対170に
属し、第19図の領域176、179、180、181、187は第３の
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対172に属して
いる。
イオード対170、171、172は第15図に示すもの実質的に
同じであり、第18図においてｐ形領域177、n-形領域18
1、およびn+形領域185はそれぞれ第14図の領域204、20
2、207に対応しており、第19図においてn+形領域176、
ｐ形領域179、ｎ形領域180、n-形領域181、およびｐ形
領域187はそれぞれ第14図の領域205、204、203、202お
よび201に対応している。第19図の領域177、181、185は
第１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード対170に
属し、第19図の領域176、179、180、181、187は第３の
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対172に属して
いる。
第18図を参照して、バルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対170、171、172の相対方位は１個のバルク降伏
ダイオードがトリガーされると他のバルク降伏ダイオー
ドもトリガーされる性向を高めるようにされている。第
１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード170は図面
上で実質的に矩形状とされており、第２および第３の各
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対171、172は図
面上で実質的に方形状とされている。第２および第３の
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対171、172は第
１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ170
の長辺に沿って横に並べられている。バルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード対のバルク降伏ダイオードは集積
回路の中央周りに寄せ集められ、トリガーされて３つの
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対のいずれか１
つに発生する電荷が急速に隣接バルク降伏ダイオードへ
流れて両方共トリガーさせるような構造が得られる。第
19図に示すように、n-形領域181は全てのバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対170、171、172に共通であ
り、いずれか一つのバルク降伏ダイオード−整流ダイオ
ード対のその領域に発生する電荷は他の各バルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対へ流入するための移動距離
が比較的短い。したがって、第18図および第19図に示す
部品は第２図に示す部品に対して記述したものと実質的
に同様に作動するが、バルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対が密集されているため第２図に示す部品よりも
より迅速に相互トリガーする部品が得られる。
オード対170、171、172の相対方位は１個のバルク降伏
ダイオードがトリガーされると他のバルク降伏ダイオー
ドもトリガーされる性向を高めるようにされている。第
１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード170は図面
上で実質的に矩形状とされており、第２および第３の各
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対171、172は図
面上で実質的に方形状とされている。第２および第３の
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対171、172は第
１のバルク降伏ダイオード−整流ダイオード組合せ170
の長辺に沿って横に並べられている。バルク降伏ダイオ
ード−整流ダイオード対のバルク降伏ダイオードは集積
回路の中央周りに寄せ集められ、トリガーされて３つの
バルク降伏ダイオード−整流ダイオード対のいずれか１
つに発生する電荷が急速に隣接バルク降伏ダイオードへ
流れて両方共トリガーさせるような構造が得られる。第
19図に示すように、n-形領域181は全てのバルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対170、171、172に共通であ
り、いずれか一つのバルク降伏ダイオード−整流ダイオ
ード対のその領域に発生する電荷は他の各バルク降伏ダ
イオード−整流ダイオード対へ流入するための移動距離
が比較的短い。したがって、第18図および第19図に示す
部品は第２図に示す部品に対して記述したものと実質的
に同様に作動するが、バルク降伏ダイオード−整流ダイ
オード対が密集されているため第２図に示す部品よりも
より迅速に相互トリガーする部品が得られる。
第18図および第19図に示すように、カソード領域17
5、176がそれぞれ第４図の端子251、253に接続されてい
る２個のバルク降伏ダイオードは（カソード領域174が
第４図の端子252に接続されている）第３のバルク降伏
ダイオードと分路されている整流ダイオードに沿って横
に並べられている。したがって、電話システムのＡすな
わちリング（端子251）およびＢすなわちチップ（端子2
53）線に接続されるバルク降伏ダイオードは電話システ
ムの接地線に接続される整流ダイオードに近い。さら
に、カソード領域175、176の隣接整流ダイオードおよび
互いに最も近い領域には隣接ｐ形ゲート領域179で充填
される間隙は無く、他よりもこの領域でより感度の高い
バルク降伏ダイオードが得られる。また、これらの領域
の間隙を少くするかもしくは小さくすることによりこれ
らの領域の感度を強化することもできる。
5、176がそれぞれ第４図の端子251、253に接続されてい
る２個のバルク降伏ダイオードは（カソード領域174が
第４図の端子252に接続されている）第３のバルク降伏
ダイオードと分路されている整流ダイオードに沿って横
に並べられている。したがって、電話システムのＡすな
わちリング（端子251）およびＢすなわちチップ（端子2
53）線に接続されるバルク降伏ダイオードは電話システ
ムの接地線に接続される整流ダイオードに近い。さら
に、カソード領域175、176の隣接整流ダイオードおよび
互いに最も近い領域には隣接ｐ形ゲート領域179で充填
される間隙は無く、他よりもこの領域でより感度の高い
バルク降伏ダイオードが得られる。また、これらの領域
の間隙を少くするかもしくは小さくすることによりこれ
らの領域の感度を強化することもできる。
第18図および第19図に示す部品のバルク降伏ダイオー
ドの相互トリガーが部品の中央領域に電流を集中させる
ために第19図に領域180で示すようなｎ形領域を部品の
中央領域のみに設けることによりさらに改善される。相
互トリガーの改善には部品のトリガー電流の低減および
電流を急速に増大させる電圧オーバシュートの増大を伴
うことがある。特定条件の元で電圧オーバシュートを生
じる修正部品の性向は部品の活性領域全体に延長する第
２のｎ形領域を設けて抑制することができる。２つのｎ
形領域を有する各バルク降伏ダイオードは一方が他方よ
りも小さくかつ他方よりも高感度でトリガー電圧が低い
２個のバルク降伏ダイオードと同等である。２つのｎ形
領域を有するバルク降伏ダイオードは第１および第２の
バルク降伏ダイオードとして作動し第１の小さい方のバ
ルク降伏ダイオードが最初にトリガーしてその電流上昇
率がある設定値に達するまでは唯一の電流導体であり、
この電流設定値は第２の大きい方のバルク降伏ダイオー
ドを活性化させる電圧オーバシュートに対応している。
ドの相互トリガーが部品の中央領域に電流を集中させる
ために第19図に領域180で示すようなｎ形領域を部品の
中央領域のみに設けることによりさらに改善される。相
互トリガーの改善には部品のトリガー電流の低減および
電流を急速に増大させる電圧オーバシュートの増大を伴
うことがある。特定条件の元で電圧オーバシュートを生
じる修正部品の性向は部品の活性領域全体に延長する第
２のｎ形領域を設けて抑制することができる。２つのｎ
形領域を有する各バルク降伏ダイオードは一方が他方よ
りも小さくかつ他方よりも高感度でトリガー電圧が低い
２個のバルク降伏ダイオードと同等である。２つのｎ形
領域を有するバルク降伏ダイオードは第１および第２の
バルク降伏ダイオードとして作動し第１の小さい方のバ
ルク降伏ダイオードが最初にトリガーしてその電流上昇
率がある設定値に達するまでは唯一の電流導体であり、
この電流設定値は第２の大きい方のバルク降伏ダイオー
ドを活性化させる電圧オーバシュートに対応している。
第17図を参照して、n-形領域11とｐ形領域13間の接合
に設けられるｎ形領域12はPNPデバイスであるバイク降
伏ダイオードの特徴を表わしている。第17図から明らか
なように、領域11および領域12は同じ導電型であり、領
域12は領域11よりも高濃度でドープされている。一対の
バルク降伏ダイオードである第17図に示す部品は一方の
バルク降伏ダイオードの第１のｎ形領域12と他方のバル
ク降伏ダイオードの第２のｎ形領域16を含んでいる。
に設けられるｎ形領域12はPNPデバイスであるバイク降
伏ダイオードの特徴を表わしている。第17図から明らか
なように、領域11および領域12は同じ導電型であり、領
域12は領域11よりも高濃度でドープされている。一対の
バルク降伏ダイオードである第17図に示す部品は一方の
バルク降伏ダイオードの第１のｎ形領域12と他方のバル
ク降伏ダイオードの第２のｎ形領域16を含んでいる。
第17図および第19図を参照して、第19図の領域180は
第19図の領域12もしくは領域16に対応している。
第19図の領域12もしくは領域16に対応している。
第１図、第２図、第15図、第17図および第19図を参照
すれば、バルク降伏ダイオードはPNPNダイオード、すな
わちマルチ接合ダイオードであることは明らかである。
すれば、バルク降伏ダイオードはPNPNダイオード、すな
わちマルチ接合ダイオードであることは明らかである。
第３図および第４図に示す部品はスター接続部品とみ
なされる。第３図に示す部品の場合、部品を接続するシ
ステムの接地線に接続されたスター状のアームを形成す
る一対のバルク降伏ダイオードの一方はスター状の他方
のいずれかのアームのバルク降伏ダイオードがトリガー
される時にトリガーされる。スター構成により部品のト
リガーを生じる過渡電圧の変化がある場合にスターの中
心は大地電位となる。このような結果はデルタ接続部品
では得られず、同じバルク降伏ダイオードを有する各デ
ルタ接続およびスター接続部品に対して、スター接続部
品ではデルタ接続部品の半分の給電線間過渡電圧変化し
か許可されない。
なされる。第３図に示す部品の場合、部品を接続するシ
ステムの接地線に接続されたスター状のアームを形成す
る一対のバルク降伏ダイオードの一方はスター状の他方
のいずれかのアームのバルク降伏ダイオードがトリガー
される時にトリガーされる。スター構成により部品のト
リガーを生じる過渡電圧の変化がある場合にスターの中
心は大地電位となる。このような結果はデルタ接続部品
では得られず、同じバルク降伏ダイオードを有する各デ
ルタ接続およびスター接続部品に対して、スター接続部
品ではデルタ接続部品の半分の給電線間過渡電圧変化し
か許可されない。
前記した部品は３つ以上の端子を有するシングルチッ
プ過電圧保護器である。前記した構造は全て３つ以上の
端子を有するシングルチップとして製作することができ
る。これらの構造は全て縦電流で作動し、横電流で作動
する公知の構造よりも電流容量が高い。部品は給電線間
に生じるインパルス電圧を低減することにより部品が接
続されている給電線上の共通の外乱電圧に応答する。部
品はｎ形領域のさまざまな打込みレベルにより調整され
るさまざまなトリガー電圧を有するバルク降伏ダイオー
ドを含んでいる。バルク降伏ダイオード−整流ダイオー
ドとバルク降伏ダイオード対の組合せは部品内で使用す
ることができる。２つの形状の部品によりバルク降伏ダ
イオード間の結合が得られる。
プ過電圧保護器である。前記した構造は全て３つ以上の
端子を有するシングルチップとして製作することができ
る。これらの構造は全て縦電流で作動し、横電流で作動
する公知の構造よりも電流容量が高い。部品は給電線間
に生じるインパルス電圧を低減することにより部品が接
続されている給電線上の共通の外乱電圧に応答する。部
品はｎ形領域のさまざまな打込みレベルにより調整され
るさまざまなトリガー電圧を有するバルク降伏ダイオー
ドを含んでいる。バルク降伏ダイオード−整流ダイオー
ドとバルク降伏ダイオード対の組合せは部品内で使用す
ることができる。２つの形状の部品によりバルク降伏ダ
イオード間の結合が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−29297（ＪＰ，Ａ)
Claims (14)
- 【請求項１】少くとも３本の給電線を有するシステムの
給電線上の過渡電圧を制限するのに適した半導体部品で
あって、該部品は各給電線に接続される少くとも３つの
入力手段を含み、各入力手段に対して高インピーダンス
状態から低インピーダンス状態へ変化する闘値電圧を有
するマルチ接合ダイオードが設けられ、各マルチ接合ダ
イオードは各入力手段と共通端子との間に同じ極性で接
続され、かつ各マルチ接合ダイオードは逆極性で並列接
続されたもう１個のダイオードと対となっており、１つ
のダイオード対の電流容量は他の複数のダイオード対の
電流容量を合わせたものに実質的に等しい半導体部品。 - 【請求項２】請求項１に記載された半導体部品であって
もう１個のダイオードの全部ではないが少くとも１つは
マルチ接合ダイオードであり、もう１個のダイオードの
その他は一つのPN接合を有する半導体部品。 - 【請求項３】請求項１記載の半導体部品であって、もう
１個のダイオードのすべてがマルチ接合ダイオードであ
る半導体部品。 - 【請求項４】前記いずれか一項に記載された半導体部品
であって、該半導体部品は実質的に平行な２つの主面を
有する半導体本体に形成されており、ダイオードの電極
は２つの主面上にあり、入力手段は複数の導線であり、
これ等導線は１方の主面上に於て各ダイオード対の電極
とコンタクトしており、共通端子であるもう１つの導線
は他方の主面上でその表面上の電極のすべてとコンタク
トしており、かつ１つのダイオード対に対して他の複数
のダイオード対が対称的に配置され、その際前記１つの
ダイオード対の電流容量は前記他の複数のダイオード対
の電流容量を合わせたものに実質上等しい半導体部品。 - 【請求項５】請求項に記載された半導体部品であって、
前記ダイオードは、マルチ接合ダイオードと他のダイオ
ードが交互に配され、かつ、そのいずれもが主面に沿い
主面を横切って配されている半導体部品。 - 【請求項６】請求項４もしくは請求項５に記載された半
導体部品であって、もう１個の各ダイオードはマルチ接
合ダイオードであり各マルチ接合ダイオード対は分離領
域により半導体本体を占有する他のマルチ接合ダイオー
ド対から電気的に分離されている半導体部品。 - 【請求項７】請求項４もしくは請求項５に記載された半
導体部品であって、もう１個の各ダイオードは一つのPN
接合を有し半導体本体のドープ領域は全てのダイオード
対に対して共通である半導体部品。 - 【請求項８】請求項１〜７のいずれか一項に記載された
半導体部品であって、各マルチ接合ダイオードは実質的
にPNPN構造を有しかつもう１個の各ダイオードの低濃度
ドープｎ形（n-）領域よりも厚い低濃度ドープｎ形 （n-）領域である内部Ｎ領域を有し、各領域の厚さは部
品を流れる電流の方向の厚さである半導体部品。 - 【請求項９】請求項１〜８のいずれか一項に記載された
半導体部品であって、各マルチ接合ダイオードは実質的
にPNPN構造を有し、かつ低濃度ドープｎ形（n-）領域で
ある内部Ｎ領域内にn-領域よりも不純物濃度の高い埋込
ｎ形領域を含み、埋込ｎ形領域はPNPN構造の内部Ｐ領域
に隣接している半導体部品。 - 【請求項１０】請求項１に記載された半導体部品であっ
て、該部品は第１のダイオード対の一方のダイオードが
導通するとその電荷が第２のダイオード対の少くとも一
方のダイオードに自由に流入して導通開始させるように
構成された半導体本体の形状とされている半導体部品。 - 【請求項１１】請求項７もしくは請求項10に記載された
半導体部品であって、マルチ接合ダイオードは半導体本
体の中央周りに寄せ集められている半導体部品。 - 【請求項１２】請求項11に記載された半導体部品であっ
て、マルチ接合ダイオードは半導体本体の他の部分より
も半導体本体の中央付近で一層容易に電荷を導通させる
構造とされている半導体部品。 - 【請求項１３】請求項12に記載された半導体部品であっ
て、各マルチ接合ダイオードは半導体本体の中央付近で
は第１のマルチ接合ダイオードとして作動し半導体本体
の他の部分では第２のマルチ接合ダイオードとして作動
するように構成されており、第１のマルチ接合ダイオー
ドは第２のマルチ接合ダイオードよりも小さくかつ高感
度とされている半導体部品。 - 【請求項１４】前記いずれか一項に記載された半導体部
品を含む電話回路。
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|---|---|---|---|
| GB9112484A GB2256743A (en) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | A semiconductor component for transient voltage limiting |
| GB91124842 | 1991-06-11 | ||
| PCT/GB1992/001056 WO1992022927A2 (en) | 1991-06-11 | 1992-06-11 | A semiconductor component for transient voltage limiting |
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|---|---|
| JPH06510635A JPH06510635A (ja) | 1994-11-24 |
| JP2810788B2 true JP2810788B2 (ja) | 1998-10-15 |
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| GB (1) | GB2256743A (ja) |
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| FR2729008B1 (fr) * | 1994-12-30 | 1997-03-21 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuit integre de puissance |
| FR2764112B1 (fr) * | 1997-05-28 | 1999-08-13 | Sgs Thomson Microelectronics | Mur d'isolement entre composants de puissance |
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| US7924079B2 (en) * | 2008-09-12 | 2011-04-12 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Baseline restore based on diode star configuration and transformer coupling |
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| CN105552873B (zh) * | 2016-01-05 | 2024-03-29 | 深圳市槟城电子股份有限公司 | 一种浪涌防护器件 |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1992-06-11 EP EP00103702A patent/EP1020924A3/en not_active Withdrawn
- 1992-06-11 WO PCT/GB1992/001056 patent/WO1992022927A2/en active IP Right Grant
- 1992-06-11 EP EP92912070A patent/EP0589963B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1992-06-11 JP JP5500775A patent/JP2810788B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-11 US US08/162,083 patent/US5401984A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-11 EP EP02002940A patent/EP1209746A3/en not_active Withdrawn
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-
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