JPH03101166A - 交流制御素子 - Google Patents

交流制御素子

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JPH03101166A
JPH03101166A JP1239166A JP23916689A JPH03101166A JP H03101166 A JPH03101166 A JP H03101166A JP 1239166 A JP1239166 A JP 1239166A JP 23916689 A JP23916689 A JP 23916689A JP H03101166 A JPH03101166 A JP H03101166A
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JP
Japan
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layer
gate
trigger
parts
recessed parts
Prior art date
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Pending
Application number
JP1239166A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Ikuhashi
良一 生橋
Ushio Okazaki
岡崎 潮
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Toa Boshoku Co Ltd
Original Assignee
Toa Boshoku Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
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    • 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
    • H01L29/747Bidirectional devices, e.g. triacs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thyristors (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】 [産業上の利用分野] 本発明は、交流制御素子に関し、特にトリガ素子を内蔵
したトライアックに関する。
[背景技術] 先に、本出願人は、第4図に示すような構成のトライア
ックを提案した(特願平1−141439号)。
これは、スナバコンデンサを用いなくとも、ゲート信号
がない状態で誤ってターンオンする制御不能になること
を防止することを目的としたものである。第4図におい
て、2は半導体基体て、相対向する2つの主表面4.6
を有している。この半導体基体2は、主表面4.6側に
第1の導電型、例えばP型の層P1、P2を有し、これ
らP I、 P 2層間に、第1の導電型とは逆の導電
型1例えばN型の層N3層を有する。
半導体基体2における一方の端部側に偏った位置に主表
面4側に露出した状態でN4層がP1層内に形成されて
いる。また、半導体基体2における他方の端部側に偏っ
た位置に、主表面6偏に露出した状態でN8層か22層
内に形成されている。従って、N4層、P1層、N3層
、22層によって、半導体基体2の一方の端部側に偏っ
て一方のサイリスタ8が形成され、N、、層、22層、
N3層、21層によって、半導体基体2の他方の端部に
偏って他方のサイリスタIOか形成されている。これら
両サイリスタ8.10間の距離は、通常のトライアック
における2つのサイリスタ間の距離よりも大きくされて
いる。
これらサイリスタ8.10間に、N6層、N7層、N6
層、N9層が設けられ、これらがN3層、21層、22
層と共に、トリガ素子12を形成している。即ち、N6
層は主表面4のほぼ中央部に主表面4側に露出した状態
て21層内に設けられ、このN6層とN4層との間に、
N6層側に比較的偏ってN7層か主表面4側に露出した
状態て21層内に設けられている。このN7層は、N6
層とほぼ同様な幅寸法を有している。また、N8層は、
主表面6側に露出した状態てP2層内にサイリスタ10
側に偏って形成されている。このN8層は、幅寸法かN
6層よりも大きく、その一方の端部、即ちサイリスタ8
側の端部は、N6層の一方の端部、即ちサイリスタ8側
の端部よりも他方の端部、即ちサイリスタ10側に偏っ
た位置に位置している。即ち、N6層の一部はN8層の
一部と対向している。また、N9層は主表面4側に露出
した状態て21層内にN8層と相対向するように形成さ
れている。このN9層はN8層よりも幅寸法か小さく形
成されている。
そして、主表面6には、これを被うように電極14か形
成され、T2端子に接続されている。また主表面4側に
は、N5層と相対向するように電極16か形成され、ま
たN1層と21層とに接触するように電極18か形成さ
れ、電極16.18は電気的に接続され、端子T1に接
続されている。さらに、N6層と21層とに接触するよ
うにゲート電極20か主表面4側に形成され、ゲート端
子Gに接続されている。さらに、N7層と21層とに接
触するように主表面4側に補助電極22が形成され、N
9層と21層とに接触するように主表面4側に補助電極
24か形成されている。これら両補助電極22.24は
電気的に接続されている。
以下、第5図乃至第8図を参照しなから、このトライア
ックの動作について説明する。このトライアックも通常
のトライアックと同様に4つのモートで動作する。第5
図は、Tl端子か負、T2端子か正、ゲート端子Gが正
のトリガモートlの場合て、N2層はゲート端子Gより
も低くTl端子よりも高い電位である。このとき、ゲー
ト電流が同図に点線の矢印て示すように21層内を電極
18に向って流れ、21層の横方向電圧降下により21
層とN7層との接合か順バイアスされ、N7層から電子
の注入かN3層に行なわれる。その結果、N3層の電位
か下かり、22層とN3層との接合か順バイアスされ、
22層から正孔の注入か開始され、矢印Aて示すように
電流が流れる。この電流がN4層の下方の21層を流れ
、21層の横方向電圧降下により21層とN4層との接
合を順バイアスし、N4層からN3層へ電子の注入か行
なわれ、22層とN3層との接合を順バイアスし、22
層からiE孔の注入か行なわれ、矢印Bて示すように主
電流か流れ、サイリスタ8かターンオンする。即ち、ト
リガモートlては、N7層、21層、N3層、22層て
形成したトリガ用のサイリスタ26かゲート電流によっ
てターンオンし、これによってサイリスタ8をトリガす
るものである。
第6図はTl端子か負、T2端子が正、ゲート端子Gが
負のトリガモード2の場合で、ゲート電流か点線で示す
ようにTl端子からゲート端子Gに流れる。このとき2
1層の横方向電圧降下によってN6層と20層との接合
か順バイアスされ、N3層へ電子の注入か行なわれる。
その結果、N16層と22層との接合か順バイアスされ
、22層から正孔の注入か行なわれ、矢印Cて示すよう
に電波か流れる。この電流、即ち正孔の一部がN7層に
流れ、N2層と21層との接合を順バイアスし、N7層
からN3層に電子の注入か行なわれ、上述したのと同様
に22層から正孔の注入が開始され、矢印りて示すよう
に電流か流れ、この電流がN4層の下方の28層を流れ
、トリガモード1て説明したのと同様にサイリスタ8が
ターンオンする。即ちトリガモート2ては、N6層、2
1層、N:1層、22層て形成した第1のトリガ用サイ
リスタ28が、N7層、21層、N3層、22層て形成
した第2のトリガ用サイリスタ30をターンオンし、第
2のトリガ用サイリスタ30がターンオンしたことによ
りサイリスタ8をターンオンさせるものである。
第7図はTI端子か正、T2端子が負、ゲート端子Gか
正であるトリガモード3て、この場合、補助電極24の
電位、即ちN9層と、これの横の21層との電位は、T
I端子の電位より高く、ゲート端子Gの電位よりも低い
電位である。この場合、点線て示すようにゲート電流か
流れ、21層の横方向電圧降下によりN9層と21層と
の接合が順バイアスされ、N9層からN3層へ電子の注
入か行なわれる。その結果、もともと順バイアスされて
いた21層とN3層との接合かさらに順バイアスされ、
21層から正孔の注入が開始され、この正孔電流か22
層とN8層との接合を順バイアスし、N8から電子の注
入か開始される。その結果、矢印Eて示すように電流か
流れるか、電極16下のP□層からも正孔か注入され、
N5層と22層との接合が順バイアスされ、N5層から
電子の注入が開始され、矢印Fで示すように電流か流れ
、サイリスタ10がターンオンする。即ちトリガモード
3では、p、層、N3層、22層、N8層て構成したト
リガ用サイリスタ32によってサイリスタ10をターン
オンするものである。
第8図は端子TIが正、端子T2か負、ゲート端子Gが
負であるトリガモート4の場合て、この場合も補助電極
24の電位、即ちN9層と、これの横の28層との電位
は、T1端子の電位より低く、ゲート端子Gの電位より
も高い電位である。
ゲート電流が点線て示すように流れ、N6層と21層と
の接合を順バイアスし、N6層からの電子の注入か開始
される。その結果、もともと順バイアスされていた28
層とN3層との接合かさらに順バイアスされ、21層か
ら22層へ向って正孔の注入が開始され、22層とN8
層との接合が順バイアスされ、No層から電子の注入が
開始され、矢印Gて示すように電流が流れる。このとき
、電極16の下方の21層からも正孔の注入が開始され
、N1.層と22層との接合を順バイアスし、N5層か
らの電子の注入か開始される。これによって、矢印Hて
示すように電流が流れ、サイリスタlOかターンオンす
る。即ち、トリガモート4ては、N6層、21層、N3
層て形成したトランジスタ34によって、21層、N3
層、22層、N8層によって形成されたトリガ用サイリ
スタ36をターンオンさせ、これによってサイリスタI
Oをターンオンさせるものである。
[発明が解決しようとする課題] 上記のようなトライアラつては、2つのサイリスタ8.
10間にトリガ素子12を設けているのて、2つのサイ
リスタ8.10間の距離を広げても、確実にターンオン
させることかでき、(dV/dt)c  を大きくする
ことかてき、スナバコンデンサを設けなくても、ゲート
信号がない状態で誤ってターンオンすることが防止でき
る。ところで、トライアックでは、その用途に応じて必
要とするゲート電流の大きさがそれぞれ異なっている。
上記のトライアックにおいて、ゲート電流を必要とする
電流値にしようとする場合には、その電流値に応して2
1層、N6層、N7層、N9層の濃度や深さを変更する
ことも考えられるが、これては再現性が悪いという問題
点があった。
本発明は、21層、N6層、N7層、N9層の濃度や深
さを固定すると、N6層のパターン形状を変更すること
によって任意のゲート電流が得られることを利用して任
意のゲート電流を再現性よく得られるトライアックを提
供することを目的とする。
[課題を解決するための手段1 上記の目的を達成するために、本発明では、上述したよ
うなトライアックにおいて、ゲート領域に凹凸を設けで
ある。
また、凹凸を設ける代りに、ゲート領域を、2つのサイ
リスタ間の間隔の一部にのみ設けることもてきる。
[作用] ゲート領域に凹凸を設けたトライアラつては、ゲート領
域のうち凹部な設けた部分のみが、実質0 的にゲート領域として機能する。従って、この四部の数
を増加させたり、凹部の幅を調整することによって、所
定のゲート電流を流すことかてきる。
また、2つのサイリスタ間の間隔の一部にのみトリガ素
子を設けたものては、そのトリガ素子の長さに応じて、
ゲート領域の長さが変化する。従って、このトリガ素子
の長さを調整することによって所定のゲート電流を流す
ことがてきる。
[実施例] 第1図に第1の実施例の平面図を示す。同図において、
第4図乃至第8図に示したトライアックの構成要素と同
一符号を付した部分は、同一の構成要素を示す。なお、
第1図に示していないか裏面側には、第4図乃至第8図
に示したトライアックと同様にN5層、N8層及びT2
電極14か設けられている。
この実施例において、最も特徴のある部分は、トリガ素
子12のゲート領域となるN6層の長さ方向に沿って所
定の間隔ごとに、四部40か設けられ1 ていることである。なお、この実施例ては、各四部40
は矩形とされ、合計4個設けられている。
このN6層の上にゲート電極20が設けられているか、
このゲート電極20は、第2図に拡大して示すように、
その幅寸状かN6層よりも小さく、その両側縁はN8層
の両側縁よりも内側に位置している。そして、各四部4
0は、このゲート電極20の下方に潜りこんている。従
って、これら凹部40か設けられている領域のみか、第
4図に示したような断面を持ち、これら領域が、第5図
乃至第8図に示したように、TI、T2、G端子にそれ
ぞれ電圧を印加した際に、トリガモートl乃至4のよう
にまず動作し、やがてゲート領域の全域に亙って動作す
る。
このように凹部40を設けた領域からゲート電流が流れ
るのて、この凹部40の数を増減させることによってゲ
ート電流を増減させることができ、また四部40の数を
変更しなくても、この凹部40の幅Wまたは凹部40の
底からN6層の1側縁までの距#文を変化させることに
よっても、ゲート電流な 2 変化させることかできる。
なお、上記の実施例ては、四部40は、矩形上のものを
示したか、四部4()の形状は、例えば半円、三角形等
の様々な形状とすることかできる。
第2の実施例を第3図に示す。第1の実施例は、サイリ
スタ8.10間の間隔全体にトリカ素子12を設け、こ
のトリガ素子12のゲート領域に四部40を設けて、ゲ
ート電流を制御しようとしたのに対し、この実施例は、
第3図から明らかなように四部40を設ける代りに、サ
イリスタ8,10の間隔の一部分にのみトリガ素子12
を設けて、サイリスタ8.10間の間隔のうちトリガ素
子12として機能する部分を限定して、ゲート電流を制
御しようとするものである。他の部分は、第1の実施例
と同様に構成されているのて、同等部分には同一符号を
付して、その説明を省略する。
上記の両実施例ては、トリガモート3ても動作するよう
にするために、N9層を設けたか、トリガモート3て動
作させる必要のないときには、N9層を除去してもよい
[発明の効果] 以−Eのように、本発明によれば、トリガ素子のゲート
領域に凹凸を設けるか、または2つのサイリスタ間の間
隔の−・部にトリガ素子を設けているのて、凹凸の数を
増減させたり、凹部の寸法を変更したり、トリガ素子の
長さを変更したりすることによって、ゲート電流を調整
することができる。従って、所望のゲート電流を流すた
めに、いちいち各領域の濃度や深さ等を調整する必要が
なく、様々なゲート電流を持つトライアックを再現性よ
く容易に製造することかてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるトライアックの第1の実施例の平
面図、第2図は同第1の実施例の主要部の拡大平面図、
第3図は第2の実施例の平面図、第4図は第1及び第2
の実施例の縦断面図、第5図は第1及び第2の実施例の
トリガモードlての動作状態の説明図、第6図は第1及
び第2の実施例のトリガモート2ての動作状態の説明図
、第7図は第1及び第2の実施例のトリガモート3ての
 3 4 動作状態の説明図、第8図は第1及び第2の実施例のト
リガモードての動作状態の説明図である。 2・・・・半導体基体、8.10・・・・サイリスタ、
12・・・・トリガ素子、40・・・・凹部、N6・・
・・ゲート領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1つの半導体基体内に逆並列に接続された状態に
    2つのサイリスタを間隔を隔てて設け、上記間隔内に上
    記両サイリスタをトリガするトリガ素子を設けてなる交
    流制御素子において、上記トリガ素子のゲート領域に凹
    凸を設けたことを特徴とする交流制御素子。
  2. (2)1つの半導体基体内に逆並列に接続された状態に
    2つのサイリスタを間隔を隔てて設け、上記間隔内に上
    記両サイリスタをトリガするトリガ素子を設けてなる交
    流制御素子において、上記間隔の一部にのみ上記トリガ
    素子を設けたことを特徴とする交流制御素子。
JP1239166A 1989-09-13 1989-09-13 交流制御素子 Pending JPH03101166A (ja)

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JP1239166A JPH03101166A (ja) 1989-09-13 1989-09-13 交流制御素子
KR1019900014391A KR940000520B1 (ko) 1989-09-13 1990-09-12 교류 제어소자
DE4029121A DE4029121A1 (de) 1989-09-13 1990-09-13 Wechselstromsteuerelement

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Also Published As

Publication number Publication date
DE4029121A1 (de) 1991-03-21
KR910007152A (ko) 1991-04-30
KR940000520B1 (ko) 1994-01-21

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