JPH01251755A - サイリスタ - Google Patents

サイリスタ

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JPH01251755A
JPH01251755A JP4012689A JP4012689A JPH01251755A JP H01251755 A JPH01251755 A JP H01251755A JP 4012689 A JP4012689 A JP 4012689A JP 4012689 A JP4012689 A JP 4012689A JP H01251755 A JPH01251755 A JP H01251755A
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JP
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thyristor
area
type
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JP4012689A
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English (en)
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Helmut Dr Dipl-Phys Herberg
ヘルムート、ヘルベルク
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • H01L29/744Gate-turn-off devices
    • H01L29/745Gate-turn-off devices with turn-off by field effect
    • H01L29/7455Gate-turn-off devices with turn-off by field effect produced by an insulated gate structure
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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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】 [産業上の利用分野] この発明は陽極側電極を備えるp型エミッタ、n型ベー
ス、p型ベースおよび陰極側電極を備えるn型エミッタ
となる導電型を交互に反転して重なる一連の半導体層を
含み、エミッタの1つは1つ又はそれ以上のエミッタ区
域から成り、これらのエミッタに境を接するベースはそ
れぞれ1つのエミッタ区域を含む1つ又はそれ以上のベ
ース区域から成り、少なくとも1つのベース区域に第1
電界効果トランジスタが所属し、このトランジスタがベ
ース区域にはめこまれそれと逆の導電型にドープされた
ソース区域、ベース区域の縁端領域、この縁端領域を覆
い薄い電気絶縁層でそれから・分離されている第1ゲー
ト電極およびベース区域に境を接するベースの部分区域
から構成され、ソース区域はベース区域にも接触する導
電被覆層を備え、総ての第1ゲート電極は1つの第1制
御入力端に結ばれているサイリスタに関するものである
〔従来の技術〕
この種のサイリスタの一例はヨーロッパ特許出願公開第
0179230号公報に記載され公知である。このサイ
リスタにはそれぞれエミッタ区域がはめこまれている複
数のベース区域があり、その中の少なくとも1つには電
界効果トランジスタカ所属する。このトランジスタはベ
ース区域に付加されたソース区域、ベース区域の縁端領
域、この縁端領域を覆い薄い電気絶縁層によってそれか
ら分離されているゲート電極およびベース区域に境を接
するサイリスタ・ベースの縁端領域に境を接する部分区
域から成り、そのソース区域はベース区域にも接触する
導電被覆層を備えている。このサイリスタはゲート電極
にトリガ電圧パルスを加えることによりほとんど制御電
力を消費することなくトリガリング可能である。
〔発明が解決しようとする課題〕
この発明の目的は、極めて低い制御電力をもってトリガ
可能であるばかりではなく、同様に低い制御電力をもっ
てターンオフ可能である上記種類のサイリスタを提供す
ることである。
〔課題を解決するための手段〕
この目的は特許請求の範囲の請求項1に特徴として挙げ
た構成とすることによって達成される。
〔発明の効果〕
この発明によって得られる利点は、トリガリングとクー
ンオフに別個の制御入力端を必要とばするが、これらの
制御入力端には1つ又はそれ以上の電界効果トランジス
タのゲート電極の反転充電に必要な制御電力だけを加え
ればよいことである。
特許請求の範囲の請求項2に示されている実施態様では
、サイリスタのトリガリングとクーンオフに対して1つ
だけの制御入力端が必要でこれにゲート電極の反転充電
のための制御電力を加えればよい。特許請求の範囲の請
求項3には更に別の実施態様が示されている。
〔実施例〕
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。
ここではドープされた半導体材料例えばシリコンの半導
体板lを基材とする。この半導体板1には導電型を交替
する一連の半導体層列、即ちp型エミッタ2、n型ベー
ス3、p型ベース4a、4bおよびn型エミッタ5a、
5bが含まれる。ここでp型エミッタ2は連続した層と
して形成され、その主面1bには陽極接続端Aに結ばれ
た陽極側電極6が設けられる。主面1bではp型エミッ
クのドーピング密度を1.0 ”cm−”程度とすると
有利である。同じく連続層であってドーピング密度がほ
ぼ1014■弓であるn型ベース3は半導体板1の主面
1aまで拡がっている。サイリスタのp型ベースは多数
のp型ベース区域例えば4aと4bから成り、これらの
ベース区域はそれぞれ半導体板1の主面1aから始まる
ようにn型ベース3内にはめこまれている。最後のn型
エミッタは多数のn型エミッタ区域例えば5aと5bか
ら成り、これらの区域もそれぞれ主面1aから始まるよ
うにp型ベース区域例えば4aと4bにはめこまれてい
る。主面1aにおいてドーピング密度がほぼ10”cm
−’であるn型エミッタ区域例えば5aと5bはこの主
面においてそれぞれ陰極側電極の部分7.8を備え、こ
れらの電極部分は陰極接続端Kに結ばれる。p型ベース
区域例えば4aのドーピング密度ははめこまれたn型エ
ミッタ区域例えば5aに境を接する部分において例えば
10”cm−である。
図示部分の左と右に続く半導体板1の部分にも別のベー
ス区域が設けられ、これらのベース区域にもn型エミッ
タ区域がはめこまれる。これらの区域にも端子Kに結ば
れた陰極側電極の部分が接触する。サイリスタの傾斜縁
端面は9で示されている。
p型ベース区域4aにはnチャスル電界効果トランジス
タT1のn型ソース区域1oがはめこまれ、この区域は
主面1aにまで拡がり、主面に沿って導電被覆層11を
備える。被覆層11は区域lOの横の境界を越えてn型
エミッタ区域5aに向かって伸び、p型ベース区域4a
に接触する。
主面1aとソース区域1oの右側の縁端まで拡がってい
るp型ベース区域4aの縁端領域12はゲート電極13
で覆われ、この電極は薄い絶縁層14によって主面1a
がら分離されて制御入力端15に結ばれている。縁端領
域12の右側に境を接するn型ベース3の部分区域16
は、電界効果トランジスタT1のドレン区域を形成する
。同様にp型ベース区域4bにはnチャネル電界効果ト
ランジスタT2のn型ソース区域17がはめこまれる。
この区域はp型ベース区域4bに接触する導電被覆層1
8を備える。電界効果トランジスタT2には更にベース
区域4bの縁端領域19が所属し、この領域もゲート電
極13によって覆われる。
T2のドレン区域はn型ベース3の部分区域16が形成
する。T2の制御はTIの制御と共に制御入力端15を
通して行われ−る。
p型ベース区域4aにはn型エミッタ区域の左側の縁端
領域20、p型ベース区域4a内に埋めこまれたn型半
導体領域21および領域20と21の間に置かれたp型
ベース区域4aの部分区域22で構成されるnチャネル
電界効果トランジスタT3がはめこまれる。この場合部
分区域22は電気絶縁層24によって主面1aから分離
されたゲート電極23の部分区域22によって覆われる
更に半導体領域21には導電層25が接触し、この層は
p型ベース区域4aにも接触する。同様にn型エミッタ
区域5bの右側縁端領域27、p型ベース区域4bに埋
めこまれたn型半導体領域28および領域27と28の
間に置かれたp型ベース区域4bの部分区域29で構成
される別のnチャネル電界効果トランジスタT4がp型
ベース区域4bにはめこまれる。部分区域29は電気絶
縁[31によって主面1aがら分離されたゲート電極3
0によって覆われる。導電被覆層28aは半導体領域2
8とp形ベース区域4bに接触する。
ゲート電極3oは制御入力端2bに結ばれ、この入力端
を通して電界効果トランジスタT3とT4が共通に制御
される。
サイリスタのブロッキング状態では例えばl。
OO■の電圧が接続端AとKの間に接続端Aを正電位に
して加えられる。ここで正のトリガ電圧パルス32を制
御入力端15に加えるとゲート電極13の下側の縁端領
域12と19内に反転層24aと25aが形成され、ソ
ース区域1oとドレン区域16の間およびソース区域1
7とドレン区域16の間の導電チャネルとなる。トリガ
電流12+はチャネル24aを通して陽極側電極6がら
ソース区域10に流れ、そこから4″t、層11を通っ
て矢印33の方向に4aと5aの間のpn接合に向かっ
て流れる。更にn型エミッタ区域5aは負のキャリアを
P型ベース区域4aに送り込み、このキャリアがp型エ
ミッタ2の方向に輸送され、2と3の間のpn接合にお
いて正のキャリアをn型ベース3に送りこませる。これ
によってサイリスタはn型エミッタ区域5aの部分でト
リガされる。
これにより負荷電流部分1t+が接続端AとKの間の外
部回路において電極6と7の間を流れる。同様にしてト
リガ電圧パルス32によりトリガ電流12□が誘発され
、導通したトランジスタを通して矢印34に沿って4b
と5bの間のpn接合に導かれる。これによって負荷電
流部分子tzが電極6と8の間を流れる。これらの負荷
電流部分はn型エミッタ区域を含む別のp型ベース区域
内で対応する負荷電流部分と合流してサイリスタ負荷電
流■、になる。
サイリスタのターンオフには制御入力端26に正の消去
電圧パルス35を加える。この電圧パルスによって部分
区域22内でゲート電極23の下に反転層36が形成さ
れると同時に、部分区域29においてもゲート電極30
の下に対応する反転層37が形成される。これらの反転
層は導電チャネルとなり、ソース区域21をn型エミッ
タ区域5aと、ソース区域28をn型エミッタ区域5b
と低抵抗結合する。導電被覆層25とチャネル37を通
して5aと4aの間のpn接合が短絡され、導電被覆層
28aとチャネル37を通して5bと4bの間のpn接
合が短絡される。p型エミンク2によってn型ベース3
内に注入された正キャリアはこれらの短絡が無いとき4
aと5aの間の境界面ならびに4bと5bの間の境界面
に送られるのであるが、これらの短絡があれば主として
ソース区域21又は28と導電チャネル36又は37を
通してn型エミッタ区域5aと5bに送られ、n型エミ
ッタ区域5aと5bの間のpn接合に別のキャリア注入
過程が生ずることはない。しかしこれによって負荷電流
ILIとTLzおよび別のP型ベース区域に生ずる別の
負荷電流部分が遮断され、サイリスタはターンオフされ
る。
サイリスタのトリガリングに対してはゲート電極13と
これに並列接続されたその他のゲート電極を半導体物体
を規準としてトリガ電圧パルス32の電圧値となるまで
充電すればよいのに対して、そのターンオフに対しては
ゲート電極23と30の外にそれに並列接続されたゲー
ト電極をターンオフ電圧パルス35の電圧値まで充電す
ればよい。
この両者は共に言うに足りない電力消費をもって実施さ
れる。
この発明の有利な実施態様においては制御入力端15は
1つのインバータ38の入力端と共通の制御入力端39
に結ばれ、インバータ38の出力端は制御入力端26に
接続される。これによって共通の制御入力端39には一
連の正と負の電圧パルス40aと40bを合成したパル
ス電圧40を導くことができる。この場合それぞれの正
パルス40aはパルス32に対応してサイリスタをトリ
ガし、それぞれの負パルス40bはパルス35に対応し
てサイリスタをターンオフする。入力端15と26の減
結合はインバータ38の作用による。
インバータ38はサイリスタ上に集積しておくのがを利
である。
上記の実施例と異なり縁端領域12と19を共通に被覆
しているゲート電極13の代わりに、それぞれ制御入力
端15に結ばれた2つの互いに分離されたゲート電極を
使用することも可能である。
第1の実施態様では区域4a、4bと5a、5bの外に
構成部品7.8.10.13.17.21.23.28
および30がストライブ形に作られ、画面に垂直方向の
寸法が画面に平行方向の寸法より大きくなっている。他
方図示の断面形状を対称軸を41とする回転対称半導体
物体のものとすることも可能である。この場合区域4a
と5aは円環形であり、4bと5bは4aと5aとして
示されている円環状区域の別の断面を示すものとなる。
図に示されている電極と区域10と21についても同様
であり、これらはいずれも円環状に作られている。
上記の実施態様の外に各半導体区域をそれぞれ逆の導電
型のもので置き換えた実施態様も可能である。この場合
電圧と電流は上記のものと逆の符号となり、端子へとK
の表示は逆になる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例の断面構成を示す。 2・・・P型エミッタ 3・・・n型ベース 4a、4b・・・p型ベース 5a、5b・・・n型エミッタ lO・・・ソース区域

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)陽極側電極(6)を備えるp型エミッタ(2)、n
    型ベース(3)、p型ベース(4a、4b)および陰極
    側電極(7、8)を備えるn型エミッタ(5a、5b)
    となる導電型を交互に反転して重なる一連の半導体層を
    含み、エミッタの1つは1つ又はそれ以上のエミッタ区
    域(5a、5b)から成り、これらのエミッタに境を接
    するベースはそれぞれ1つのエミッタ区域(5a、5b
    )を含む1つ又はそれ以上のベース区域(4a、4b)
    から成り、少なくとも1つのベース区域(4a)には第
    1電界効果トランジスタ(T1)が所属し、このトラン
    ジスタがベース区域(4a)にはめこまれそれと逆の導
    電型にドープされたソース区域(10)、ベース区域の
    縁端領域(12)、この縁端領域を覆い薄い電気絶縁層
    (14)でそれから分離されている第1ゲート電極(1
    3)およびベース区域(4a)に境を接するベース(3
    )の部分区域(16)から構成され、ソース区域(10
    )はベース区域(4a)にも接触する第1導電被覆層(
    11)を備え、総ての第1ゲート電極(13)は1つの
    第1制御入力端(15)に結ばれているサイリスタにお
    いて、少なくとも1つのベース区域(4a)に第2の電
    界効果トランジスタ(T3)がはめこまれ、このトラン
    ジスタがベース区域内に含まれるエミッタ区域(5a)
    の縁端領域(20)、ベース区域にはめこまれ同じ導電
    型を示す半導体領域(21)およびエミッタ区域の縁端
    領域(20)と半導体領域(21)の間にあって絶縁層
    を介して第2ゲート電極(23)で覆われているベース
    区域部分区域(22)から成ること、半導体領域(21
    )に第2の導電被覆層(25)が接触し、この被覆層が
    ベース区域(4a)にも接触していること、総ての第2
    ゲート電極(23)が第2の制御入力端(26)に結ば
    れていることを特徴とするサイリスタ。 2)両制御入力端の一方(15)が1つの共通制御入力
    端(39)およびインバータ(38)の入力端に結ばれ
    、インバータ(38)の出力端は別の制御入力端(26
    )に結ばれていることを特徴とする請求項1記載のサイ
    リスタ。 3)2つの隣接ベース区域(4a、4b)に所属する第
    1電界効果トランジスタ(T1、T2)の第1ゲート電
    極が両ベース区域(4a、4b)の互いに向かい合った
    縁端領域(12、19)を覆う共通のゲート電極(13
    )で構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の
    サイリスタ。
JP4012689A 1988-02-25 1989-02-20 サイリスタ Pending JPH01251755A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3806000.0 1988-02-25
DE3806000 1988-02-25

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JPH01251755A true JPH01251755A (ja) 1989-10-06

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ID=6348198

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JP4012689A Pending JPH01251755A (ja) 1988-02-25 1989-02-20 サイリスタ

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EP (1) EP0329993A3 (ja)
JP (1) JPH01251755A (ja)

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EP0329993A2 (de) 1989-08-30
EP0329993A3 (de) 1990-03-21

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