JPH02214162A - Gate turn-off thyristor - Google Patents

Gate turn-off thyristor

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JPH02214162A
JPH02214162A JP3481489A JP3481489A JPH02214162A JP H02214162 A JPH02214162 A JP H02214162A JP 3481489 A JP3481489 A JP 3481489A JP 3481489 A JP3481489 A JP 3481489A JP H02214162 A JPH02214162 A JP H02214162A
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JP
Japan
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snubber
diode
thyristor
gto
gto thyristor
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Application number
JP3481489A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Takahashi
良和 高橋
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enhance a maximum turn-off current by a method wherein a snubber diode of a snubber circuit is formed to be a ring shape at an outer periphery of a GTO thyristor substrate and a side face of the GTO thyristor substrate and a side face of the snubber diode are formed as positive bevels facing opposite directions. CONSTITUTION:A periphery of a circular gate turn-off(GTO) thyristor substrate composed of a p-emitter layer 1, an n-base layer, a p-base layer 3 and a segment-shaped p-emitter layer 4 is surrounded, via an insulating layer 7, by a ring-shaped snubber diode raw body 30 whose inside and outside have been shaped as positive bevels; a junction direction of a positive-bevel face shaped with reference to the two intermediate (p) and (n) layers 2, 3 is opposite to that of a positive-bevel face of the ring-shaped snubber diode raw body 30 surrounding an outer periphery. As a result, the diode raw body 30 can be approached to a GTO thyristor raw body 10; an inductance of a wiring part is made small. Thereby, a maximum turn-off current can be enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、スナバ回路のダイオードを一体化した逆導通
形を含むゲートターンオフ (GTO)サイリスクに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a gate turn-off (GTO) risk including a reverse conduction type integrated diode of a snubber circuit.

【従来の技術〕[Conventional technology]

GTOサイリスタをインバータやチツツパなどの変換器
に実装する場合ターンオフ時の素子責務の軽減のために
スナバ回路が必要となる。このGTO用のスナバ回路は
、第2図の等価回路で示すように、GTOサイリスタ2
1に並列のスナバダイオード22およびそのダイオード
に直列のコンデンサ23ならびにスナバダイオード22
に並列のスナバ抵抗24から成り立っており、GTOサ
イリスクのターンオフ時に急峻な電圧変化(dv/dt
)がかからないようになっている1図中のインダクタン
ス25は、スナバ回路全体の等価的なインダクタンスで
あり、スナバ回路の配線、スナバコンデンサ23内部の
インダクタンスなどが含まれている。
When a GTO thyristor is mounted in a converter such as an inverter or a chipper, a snubber circuit is required to reduce the load on the device at turn-off. This snubber circuit for GTO consists of two GTO thyristors, as shown in the equivalent circuit of FIG.
Snubber diode 22 in parallel with 1 and capacitor 23 in series with the diode and snubber diode 22
It consists of a snubber resistor 24 in parallel with
The inductance 25 in FIG. 1, which is designed to avoid the inductance 25, is the equivalent inductance of the entire snubber circuit, and includes the wiring of the snubber circuit, the inductance inside the snubber capacitor 23, etc.

今、GTOサイリスタ21がターンオフ動作をする時、
GTOサイリスタに流れていた電流はGTOサイリスク
がオフすることによってスナバ回路に転流し、スナバ回
路のコンデンサ23を充電する。
Now, when the GTO thyristor 21 performs turn-off operation,
When the GTO thyristor is turned off, the current flowing through the GTO thyristor is diverted to the snubber circuit and charges the capacitor 23 of the snubber circuit.

この時スナバ回路に流れ込む電流は急峻な電流の変化(
di/dt)を示すので、スナバ回路に含まれるインダ
クタンス25の大きさをり、とすると、そのインダクタ
ンスによりVIP−Lm Xdi/dtというスパイク
電圧が発生する。
At this time, the current flowing into the snubber circuit has a steep current change (
di/dt), so if the size of the inductance 25 included in the snubber circuit is , then a spike voltage of VIP-LmXdi/dt is generated due to the inductance.

一般にGTOサイリスタではこのスパイク電圧■□の大
きさと最大ターンオフ電流との間には、L3をパラメー
タとした第3図に示すような密接な関係がある0図中の
x印は素子の破壊を示す。
Generally, in GTO thyristors, there is a close relationship between the magnitude of this spike voltage ■□ and the maximum turn-off current as shown in Figure 3 with L3 as a parameter. .

すなわち、GTOサイリスタの最大ターンオフ電流にと
って、スナバ回路の等価インダクタンスし。
That is, for the maximum turn-off current of the GTO thyristor, the equivalent inductance of the snubber circuit is.

は小さければ小さい方がよいことがわかる。It can be seen that the smaller the value, the better.

以上の理由から、従来よりスナバ回路のインダクタンス
を小さくするために多(の努力が払われて来た。たとえ
ば、配線のインダクタンスを小さくするため配線を出来
るかぎり短くし、かつ刷バーを使用すること、内部イン
ダクタンスの小さなコンデンサを使用すること、過渡オ
ン電圧の小さなスナバダイオードを使うことなどである
For the above reasons, many efforts have been made to reduce the inductance of snubber circuits. For example, to reduce the inductance of the wiring, the wiring should be made as short as possible, and a printed bar should be used. , using a capacitor with low internal inductance, and using a snubber diode with low transient on-voltage.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、これらの方法をとっても、スナバダイオ
ードのパッケージングや冷却体による大きさ、スナバダ
イオードの外部接続のための配線の複雑さによるインダ
クタンスの増加を防ぐことが出来ず、スナバ回路の体積
的な問題を解決することは出来なかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, even with these methods, it is not possible to prevent an increase in inductance due to the packaging of the snubber diode, the size of the cooling body, and the complexity of wiring for external connection of the snubber diode. First, it was not possible to solve the volumetric problem of the snubber circuit.

本発明は、上記の欠点を除いて、GTOサイリスタ最大
ターンオフ電流を向上させるとともに、体積的にコンパ
クトに保護用スナバ回路を一体化できるGTOサイリス
タを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, improve the maximum turn-off current of the GTO thyristor, and provide a GTO thyristor in which a protective snubber circuit can be integrated in a volumetrically compact manner.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的の達成のために、本発明は、pnpn4層を
有する円形のGTOサイリスタ基板の周囲を内外両側面
共ポジティブベベル成形された環状スナバダイオード素
体が絶縁層を介してとりまき、GTOサイリスタ基板の
側面は中間の912層に対して前記ダイオードベベル角
とほぼ等しいベベル角をもって逆方向にポジティブベベ
ル成形されているものとする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a circular GTO thyristor substrate having four pnpn layers, in which an annular snubber diode element body formed with a positive bevel on both the inner and outer sides is surrounded via an insulating layer. The side surfaces of the 912 layer in the middle are positively beveled in the opposite direction with a bevel angle approximately equal to the diode bevel angle.

〔作用〕[Effect]

GTOサイリスク基板の中間の912層 (ベース層)
に対して成形されるポジティブベベル面と外周をとりま
く環状スナバダイオード素体のポジティブベベル面とは
接合方向が逆になるためほぼ平行となるので、ダイオー
ド素体をGTOサイリスタ素体とを近接させることがで
き、GTOサイリスタとスナバダイオードの間の配線の
インダクタンスは極めて小さくなる。また、GTOサイ
リスタ基板とその周囲のスナバダイオード素体は一つの
容器内に入れ、共通の冷却体を介して放熱でき、スナバ
ダイオードのための冷却体が不要となってコンパクト化
される。従って周辺回路との接続により生ずるインダク
タンスも小さくなり、第3図におけるし、が小さくなる
ことから、GTOサイリスタの最大ターンオフ電流が大
幅に向上する。
912 layers in the middle of the GTO Cyrisk board (base layer)
The positive bevel surface formed on the periphery and the positive bevel surface of the annular snubber diode element surrounding the outer periphery are almost parallel because their bonding directions are opposite, so the diode element and the GTO thyristor element should be placed close to each other. The inductance of the wiring between the GTO thyristor and the snubber diode becomes extremely small. In addition, the GTO thyristor substrate and the snubber diode element surrounding it can be placed in one container and heat can be radiated through a common cooling body, and a cooling body for the snubber diode is not required, resulting in a compact design. Therefore, the inductance caused by connection with peripheral circuits is also reduced, and the gap in FIG. 3 is reduced, so that the maximum turn-off current of the GTO thyristor is greatly improved.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例の逆導通GTOサイリスタの
断面図である。GTOサイリスタ部10はpエミッタ層
1+ nベース層2.pベース層3およびセグメント状
のpエミッタ層4とからなり、その周りにnベース層2
の延長部とpベース層2の延長部からなるフリーホイー
リングダイオード部20が分離帯40を介して存在する
。フリーホイーリングダイオードはポジティブベベル成
形されており、その外側をフリーホイーリングダイオー
ドと逆に積重ねられたp層5+n層6よりなるスナバダ
イオード部30がとりまいている。スナバダイオードは
内外両側面がポジティブベベル成形されており、フリー
ホイーリングダイオードのベベル面とスナバダイオード
のベベル面は平行で、その間が例えばシリコーンゴムの
ようなパンシベーシ四ン用絶縁物7で塊められている。
FIG. 1 is a sectional view of a reverse conducting GTO thyristor according to an embodiment of the present invention. The GTO thyristor section 10 includes a p emitter layer 1+ an n base layer 2. Consisting of a p base layer 3 and a segmented p emitter layer 4, an n base layer 2 is formed around it.
A freewheeling diode section 20 consisting of an extension of the p-base layer 2 and an extension of the p-base layer 2 is present with a separation strip 40 interposed therebetween. The freewheeling diode is molded with a positive bevel, and is surrounded by a snubber diode section 30 consisting of a p layer 5 and an n layer 6 stacked in the opposite direction to the freewheeling diode. The snubber diode has positive bevel molding on both the inside and outside surfaces, and the beveled surface of the freewheeling diode and the beveled surface of the snubber diode are parallel, and the space between them is filled with a pansy base insulator 7 such as silicone rubber. ing.

このようなパッシベーシッン用絶縁物7はスナバダイオ
ードの外側のベベル面も覆っている。GTOサイリスタ
部10.フリーホイーリングダイオード部20およびス
ナバダイオード部30は、GTOサイリスタのアノード
電極、フリーホイーリングダイオードのカソード電極お
よびスナバダイオードのアノード電極を兼ねるMo板8
の上に固着されている。そしてpベース層3にはGTO
サイリスタのゲート電極91とフリーホイーリングダイ
オードのアノード電極93が、nエミツタ層にはGTO
サイリスタのカソード電極9zが、またスナバダイオー
ドの0層6にはカソード電極94がそれぞれMにより形
成されて接触している。各ベベル面は、サンドブラスト
加工後エツチングで同じベベル角となるように形成され
る。
Such a passive bass insulator 7 also covers the outer bevel surface of the snubber diode. GTO thyristor section 10. The freewheeling diode section 20 and the snubber diode section 30 are composed of a Mo plate 8 that also serves as the anode electrode of the GTO thyristor, the cathode electrode of the freewheeling diode, and the anode electrode of the snubber diode.
is fixed on top. And in the p base layer 3, GTO
The gate electrode 91 of the thyristor and the anode electrode 93 of the freewheeling diode are connected to the GTO layer in the n emitter layer.
A cathode electrode 9z of the thyristor and a cathode electrode 94 made of M are in contact with the O layer 6 of the snubber diode. Each bevel surface is formed by sandblasting and etching to have the same bevel angle.

第4図は第1図に示した素子の上面図で、内側からGT
Oサイリスタ部10.分離帯40.フリーホイーリング
ダイオード部20およびスナバダイオード部30か順に
並び、フリーホイーリングダイオード部20とスナバダ
イオード部30の間にはフリーホイーリングダイオード
に対してもスナバダイオードに対してもポジティブであ
るベベル面、スナバダイオード部30の外側にはポジテ
ィブベベル面が形成され、いずれも絶縁物7で覆われて
いる。
Figure 4 is a top view of the element shown in Figure 1, with GT
O thyristor part 10. Separation strip 40. The freewheeling diode section 20 and the snubber diode section 30 are arranged in this order, and between the freewheeling diode section 20 and the snubber diode section 30 there is a bevel surface that is positive for both the freewheeling diode and the snubber diode. A positive bevel surface is formed on the outside of the snubber diode section 30, and both are covered with an insulator 7.

第5図は、本発明によるスナバダイオード内蔵型逆導通
GTOサイリスタを加圧接触式の容器に内蔵したときの
断面図である。この容器構造ではGTOサイリスタ10
のアノード、フリーホイーリングダイオード20のカソ
ードおよびスナバダイオード30のアノードに固着され
るMo板は一体に銅電極体11に接触している。これに
対し、GTOサイリスタ10のカソード電極92、フリ
ーホイーリング上部銅電極体13により加圧接触するが
、GTOサイリスタ10のゲート電極91にはゲートリ
ード14が接続され、スナバダイオード30の環状カソ
ード電極94は、GTOサイリスタ部10.フリーホイ
ーリングダイオード部20とは絶縁を保っており、スナ
バダイオードの端子15の環状面と加圧接触され、l子
15がスナバコンデンサ、スナバ抵抗と接続されて第2
図に示した回路が形成された。
FIG. 5 is a sectional view of the reverse conduction GTO thyristor with a built-in snubber diode according to the present invention housed in a pressurized contact type container. In this container structure, GTO thyristor 10
The Mo plates fixed to the anode of the freewheeling diode 20, the cathode of the freewheeling diode 20, and the anode of the snubber diode 30 are integrally in contact with the copper electrode body 11. On the other hand, the cathode electrode 92 of the GTO thyristor 10 is pressed into contact with the freewheeling upper copper electrode body 13, but the gate lead 14 is connected to the gate electrode 91 of the GTO thyristor 10, and the annular cathode electrode of the snubber diode 30 94 is the GTO thyristor section 10. It maintains insulation from the freewheeling diode section 20 and is brought into pressure contact with the annular surface of the terminal 15 of the snubber diode, and the L terminal 15 is connected to the snubber capacitor and the snubber resistor, and the second
The circuit shown in the figure was formed.

以上の実施例では逆導通GTOサイリスタについて述べ
たが、フリーホイーリングダイオード部のない通常のG
TOサイリスタにも同様に実施できる。その際はGTO
サイリスタの側面はp、nベース層間の接合に対しポジ
ティブベベル成形される。
In the above embodiment, a reverse conduction GTO thyristor was described, but a normal GTO thyristor without a freewheeling diode section
A similar implementation is possible for TO thyristors. In that case, GTO
The sides of the thyristor are positively beveled to the junction between the p and n base layers.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、GTOサイリスタのターンオフ時の責
務軽減のために設けるスナバ回路のスナバダイオードを
GTOサイリスタ基板の外周に環状に形成し、かつGT
Oサイリスタ基板側面およびスナバダイオード側面を逆
向きのポジティブベベルにして両者の間隙を狭くしたも
ので、容易に一つの容器内に収容でき、両者の配線のイ
ンダクタンスは小さくなる。また、このようにいずれも
ベベル成形により耐圧を高めたGTOサイリスタ基板と
スナバダイオード素体がコンパクトにまとめられ、他の
スナバ回路部品との外部での接続配線のインダクタンス
も小さくなり、それにより逆導通形を含めてGTOサイ
リスタの最大ターンオフ電流を向上させることができる
According to the present invention, the snubber diode of the snubber circuit provided for reducing the duty at turn-off of the GTO thyristor is formed in an annular shape around the outer periphery of the GTO thyristor substrate, and
The side surface of the O thyristor substrate and the side surface of the snubber diode are made with opposite positive bevels to narrow the gap between them, so that they can be easily accommodated in one container, and the inductance of the wiring between them is reduced. In addition, the GTO thyristor board and snubber diode element, both of which have increased withstand voltage through bevel molding, are compactly assembled, and the inductance of external connection wiring with other snubber circuit components is also reduced, thereby reducing reverse conduction. It is possible to improve the maximum turn-off current of the GTO thyristor, including its shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のスナバダイオード複合逆導
通GTOサイリスタの要部断面図、第2図はGTOサイ
リスタとスナバ回路の回路図、第3図はスナバ回路等価
インダクタンスをパラメータとしたGTOサイリスタ最
大ターンオフ電流とスパイク電圧との関係線図、第4図
は第1図に示した複合素子の上面図、第5図は第1図に
示した複合素子を容器に収容した場合の断面図である。 to:c’roサイリスタ部、20:フリーホイーリン
グダイオード部、30:スナバダイオード部、l:pエ
ミフタ層、2:nベース層、3:pベース層、4:nエ
ミツタ層。 第1図 膚翫尺ターンオフ電2nu ITGOM (A )第3
図 第2図 第4図
Fig. 1 is a cross-sectional view of the main parts of a snubber diode composite reverse conduction GTO thyristor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram of the GTO thyristor and snubber circuit, and Fig. 3 is a GTO thyristor with the snubber circuit equivalent inductance as a parameter. Relationship diagram between thyristor maximum turn-off current and spike voltage, Figure 4 is a top view of the composite element shown in Figure 1, and Figure 5 is a cross-sectional view of the composite element shown in Figure 1 housed in a container. It is. to: c'ro thyristor section, 20: freewheeling diode section, 30: snubber diode section, l: p emitter layer, 2: n base layer, 3: p base layer, 4: n emitter layer. Figure 1 Turn-off electric 2nu ITGOM (A) 3rd
Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)pnpn4層を有する円形のGTOサイリスタ基板
の周囲を内外両側面共ポジティブベベル成形された環状
スナバダイオード素体が絶縁層を介してとりまき、GT
Oサイリスタ基板の側面は中間のpn2層に対して前記
ダイオードベベル角とほぼ等しいベベル角をもって逆方
向にポジティブベベル成形されていることを特徴とする
ゲートターンオフサイリスタ。
1) A circular GTO thyristor substrate having four pnpn layers is surrounded by an annular snubber diode body with positive bevel molding on both the inside and outside sides via an insulating layer, and the GT
A gate turn-off thyristor characterized in that the side surface of the O thyristor substrate is positively beveled in the opposite direction to the intermediate pn2 layer with a bevel angle substantially equal to the diode bevel angle.
JP3481489A 1989-02-14 1989-02-14 Gate turn-off thyristor Pending JPH02214162A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533439A2 (en) * 1991-09-20 1993-03-24 Hitachi, Ltd. Constant-voltage diode, power converter using the same and process of producing constant-voltage diode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533439A2 (en) * 1991-09-20 1993-03-24 Hitachi, Ltd. Constant-voltage diode, power converter using the same and process of producing constant-voltage diode
EP0533439A3 (en) * 1991-09-20 1994-07-27 Hitachi Ltd Constant-voltage diode, power converter using the same and process of producing constant-voltage diode

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