JPH03278471A - Light switch - Google Patents

Light switch

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JPH03278471A
JPH03278471A JP27880290A JP27880290A JPH03278471A JP H03278471 A JPH03278471 A JP H03278471A JP 27880290 A JP27880290 A JP 27880290A JP 27880290 A JP27880290 A JP 27880290A JP H03278471 A JPH03278471 A JP H03278471A
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JP
Japan
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layer
electrode
region
gate
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP27880290A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Nishiura
西浦 真治
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
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a switch that is compact and superior in light responsibility by installing a thyristor which is formed by the same process as that of the anode in a semiconductor substrate together with the anode and providing a gate current when the light comes from the outside and then, feeding the switch with the gate current supplied by each solar cell. CONSTITUTION:Patterns 51 and 53 consisting of a P<+> type layer are formed by making an initial oxide film 8 act as a mask at the layer 1 of an Si substrate that is composed of an N<-> type layer 1, an N<p+> type layer 2, and a P<p+> type layer 3. Then, P-type layers 4 and 41 as well as a P<p+> type layer 52 are formed by making a polycrystal Si layer 9 that is provided on a gate oxide film 81 act as a mask and also, an N<p+> type layer 6 and an N<+> type emitter layer 61 are formed by making the layer 9 serve as a gate and an oxide film 83 act as a mask. After that, the patterning of a CVD oxide film is performed and a source electrode 10 and cathode electrodes 13 are provided by performing the patterning of an Al layer and further, a drain electrode 11 is formed at the rear of the substrate. Subsequently, solar cells 12 connected in series, a diode 14, a transistor 15, a resistor 16, and a phototransistor 17 are connected by wiring to obtain a light switch.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スイッチング素子として絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタ く以下IGBTと記す)を用い、光
信号を利用して回路をオン、オフする光スイッチに関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical switch that uses an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT) as a switching element and turns on and off a circuit using an optical signal. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体スイッチング素子としては、バイポーラトランジ
スタあるいはMOSゲート型トランジスタがあり、後者
にはMOSFETと伝導度変調を利用してオン抵抗を低
下させたI GETとが知られている。第2図はIGB
、Tを用いた光スイッチで、rGBTの部分は、 シリ
コン基板のN−層1の一方の側にN+バッファ層2を介
してP゛ド142層3あり、他方の側の表面層にはPベ
ース層4が選択的に設けられ、そのPベース層の中央部
にN−層1に達する深さのP′″拡散層51および表面
部にP+拡散層52が存在する。 Pベース層4には周
縁と間隔を介して N+ソース層6が形成されてイル。
Semiconductor switching elements include bipolar transistors and MOS gate transistors, and the latter include MOSFETs and IGETs whose on-resistance is reduced by utilizing conductivity modulation. Figure 2 is IGB
, T, and the rGBT part has a P-doped 142 layer 3 on one side of the N- layer 1 of the silicon substrate via an N+ buffer layer 2, and a P-doped 142 layer 3 on the surface layer of the other side. A base layer 4 is selectively provided, and a P''' diffusion layer 51 with a depth reaching the N- layer 1 is present in the central part of the P base layer 4, and a P+ diffusion layer 52 is present in the surface part. An N+ source layer 6 is formed between the periphery and the gap.

Pベース層4のソース層6とドレイン層1にはさまれた
領域がチャネル形成領域7であり、その上にゲート絶縁
膜81を介して多結晶シリコンからなるゲート電極9が
設けられている。ゲート電極9の上には絶縁膜82を介
してソース電極10が覆っており、ソース電極10はP
″″層51.52およびN゛ ソース層6に絶縁膜82
の開口部で接触している。 また、P゛ド142層3は
ドレイン電極11が接触している。このI GETのゲ
ート電極9にソース電極10に対して正の電圧を印加す
ると、ゲート絶縁膜直下のベース層4の領域7にチャネ
ルが形成され、ソース層6から電子がチャネルを通って
ドレイン層1,2.3に注入されると、これに呼応して
P+ドレイン層3からN゛バフフフ層2通ってN−層1
に正孔が注入され、N−層1が伝導度変調をおこして低
抵抗となる。また、ゲート電極9をソース電極10と同
電位にするかまたは負バイアスすることによって、阻止
状態となるのでスイッチング素子としての働きをもつ。
A region of the P base layer 4 sandwiched between the source layer 6 and the drain layer 1 is a channel forming region 7, and a gate electrode 9 made of polycrystalline silicon is provided thereon with a gate insulating film 81 interposed therebetween. A source electrode 10 covers the gate electrode 9 with an insulating film 82 in between.
Insulating film 82 on layer 51, 52 and N source layer 6
contact at the opening. Further, the drain electrode 11 is in contact with the P-doped 142 layer 3. When a positive voltage is applied to the gate electrode 9 of this I GET with respect to the source electrode 10, a channel is formed in the region 7 of the base layer 4 directly under the gate insulating film, and electrons pass through the channel from the source layer 6 to the drain layer. 1, 2.3, in response, from the P+ drain layer 3 through the N' buff layer 2 and the N- layer 1.
Holes are injected into the N-layer 1, causing conductivity modulation and resulting in low resistance. Further, by setting the gate electrode 9 to the same potential as the source electrode 10 or applying a negative bias, it enters a blocking state, so that it functions as a switching element.

このIGBTを光信号を用いてオン、オフするために、
複数個の太陽電池セルを直列接続した太陽電池12の+
側をゲート電極9に、−側をソース電極10に接続した
ものである。太陽電池12のセルの直列接続数は、IG
BTのしきい値電圧に依存して決められる。太陽電池1
2の光20を照射すると、太陽電池に光起電圧が発生し
、しきい値を超えたときにIGBTがオンする。また、
光20が消えたときは太陽電池12の出力電圧が低下し
、電圧がしきい値電圧より低くなったときにIGBTが
オフする。
In order to turn on and off this IGBT using an optical signal,
+ of the solar cell 12 in which a plurality of solar cells are connected in series
The side is connected to the gate electrode 9, and the - side is connected to the source electrode 10. The number of cells connected in series in the solar cell 12 is IG
It is determined depending on the threshold voltage of BT. solar cell 1
When the light 20 of No. 2 is irradiated, a photovoltaic voltage is generated in the solar cell, and when the voltage exceeds a threshold value, the IGBT is turned on. Also,
When the light 20 goes out, the output voltage of the solar cell 12 decreases, and when the voltage becomes lower than the threshold voltage, the IGBT turns off.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第2図に示した光スイッチにおいて、IGBTの電流容
量が増すとゲート容量が増大し、太陽電池の面積を大き
くする必要があり、コストアップにつながる問題がある
。また、太陽電池は照射する光が消滅してもオフする速
度が遅い欠点があり、光スイッチのオフ速度も遅くなる
問題がある。
In the optical switch shown in FIG. 2, as the current capacity of the IGBT increases, the gate capacity increases, making it necessary to increase the area of the solar cell, which poses a problem that leads to an increase in cost. Furthermore, solar cells have the disadvantage that they turn off slowly even when the irradiated light disappears, and the turn-off speed of an optical switch is also slow.

本発明は、上記の問題を解決し、I GBTを利用し、
高速で回路をオン、オフすることのできる光スイッチを
提供することにある。
The present invention solves the above problems and utilizes IGBT,
The purpose of the present invention is to provide an optical switch that can turn on and off a circuit at high speed.

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

上記の目的を達成するために、本発明は、第一導電形の
第一層に第二導電形の第二層が隣接し、第二層の反第一
層側の表面部に選択的に第一導電形の第一領域が形成さ
れ、第一領域の表面部に選択的に第二導電形の第二領域
が形成され、第二層と第二領域にはさまれた第一領域上
に絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、第一層に第一
電極。
In order to achieve the above object, the present invention provides that a second layer of a second conductivity type is adjacent to a first layer of a first conductivity type, and selectively forms a surface portion of the second layer on the side opposite to the first layer. A first region of a first conductivity type is formed, a second region of a second conductivity type is selectively formed on the surface of the first region, and a second region of a second conductivity type is formed on the first region sandwiched between the second layer and the second region. A gate electrode is provided through an insulating film, and a first electrode is provided on the first layer.

第−3第二領域に第二電極がそれぞれ接触するIGBT
と、第−層および第二層の延長部ならびに第二層の反第
−層側に隣接する第一導電形の第三層および第三層の表
面部に選択的に形成された第二導電形の第三領域を有し
、第−層に第一電極に接続される第三電極、第三領域に
第四電極がそれぞれ接触する光サイリスタとを備え、第
二電極とゲート電極の間に光の入射によりIGETを導
通させるためのゲート電圧を供給する太陽電池と、入射
光消滅時に太陽電池の両極間を短絡するトランジスタと
が並列に接続され、第四電極とゲート電極の間に光サイ
リスタと順方向を同一方向にして直列のダイオードが接
続されたものとする。
-3 IGBT in which the second electrodes are in contact with each of the second regions
and a second conductive layer selectively formed on the extended portion of the first layer and the second layer, the third layer of the first conductivity type adjacent to the opposite side of the second layer, and the surface portion of the third layer. a third region having a shape, a third electrode connected to the first electrode on the second layer, a photothyristor having a fourth electrode in contact with the third region, and between the second electrode and the gate electrode. A solar cell that supplies a gate voltage to make the IGET conductive when light is incident, and a transistor that shorts the two poles of the solar cell when the incident light disappears are connected in parallel, and a photothyristor is connected between the fourth electrode and the gate electrode. Assume that diodes are connected in series with the forward direction and the forward direction in the same direction.

〔作用〕[Effect]

光信号が加わると太陽電池に光起電力が発生し、太陽電
池の両極間の電位が上昇しはじめるが、I GBTのゲ
ート容量が大きくまた太陽電池の出力電流が小さいため
、ゲート電圧を上昇させる速度が小さい。従って、rG
BTO主電極の第一第二電極間に電圧が印加されていて
も、IGBTはオンしない。然し、IGBTと同一半導
体基板内に作り込まれた光サイリスタも光信号で同時に
オンし、電流がダイオードを経由してI GBTのゲー
ト電極に流れ込むので、IGBTはゲート電位が急速に
上昇してオンする。このとき、太陽電池の両極間に並列
接続したトランジスタはオフ状態にある。I GETは
オンすると、上昇していた第一、第二電極間の電圧は低
下し、主電極の一つの第三電極がI GETの主電極の
第一電極に接続されるサイリスタはオフし、ゲート電位
は太陽電池の出力電圧で保持され、IGBTはオン状態
のままである。
When a light signal is applied, a photovoltaic force is generated in the solar cell, and the potential between the two poles of the solar cell begins to rise, but since the gate capacity of the IGBT is large and the output current of the solar cell is small, the gate voltage increases. The speed is low. Therefore, rG
Even if a voltage is applied between the first and second electrodes of the BTO main electrode, the IGBT does not turn on. However, the optical thyristor built into the same semiconductor substrate as the IGBT is also turned on at the same time by the optical signal, and current flows into the gate electrode of the IGBT via the diode, so the IGBT is turned on as the gate potential rapidly rises. do. At this time, the transistor connected in parallel between the two poles of the solar cell is in an off state. When the I GET is turned on, the voltage between the first and second electrodes that had been rising decreases, and the thyristor in which the third electrode of one of the main electrodes is connected to the first electrode of the main electrode of the I GET is turned off. The gate potential is held at the output voltage of the solar cell, and the IGBT remains on.

光信号が消滅すると、太陽電池に並列接続されたトラン
ジスタ回路が電流を放電する短絡状態となり、ゲート電
圧が急速に低下し、IGBTはオフ状態になる。
When the optical signal disappears, the transistor circuit connected in parallel to the solar cell enters a short-circuit state discharging current, the gate voltage rapidly decreases, and the IGBT turns off.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例の光スイッチをしめし、第2
図と共通の部分には同一の符号が付されている。第2図
と同様にnチャネルIGBTの各層が形成されたシリコ
ン基板は、 24層3をPエミッタ層、N+層2および
N−層1をNベース層、N−層1の表面層に形成された
2層41をPベース層、Pベース層41の表面層に間隔
を明けて形成された N゛層61をNエミツタ層とする
光サイリスタを内蔵している。このサイリスタを点弧す
る光はNエミツタ層61の間隙の2層41の中央部表面
から入ってN−層1との間のPN接合に入射することが
できる。さらにN4層61の下にはN−層1に達するP
゛層53が形成され、表面には光サイリスタのカソード
電極13が接触している。カソード電極13とI GB
Tのゲート電極9および直列接続型太陽電池12の+側
との間には、アノードをカソード電極13側にしてダイ
オード14が接続されている。ゲート電極9とIGBT
のソース電極10の間にはnpn)ランリスク15のコ
レクタとエミッタがそれぞれ接続され、トランジスタ1
5のベース電極とIGBTのゲート電極との間には抵抗
16.ソース電極10との間にはフォトトランジスタ1
7のコレクタとエミッタが接続されている。
FIG. 1 shows an optical switch according to an embodiment of the present invention, and FIG.
Parts common to those in the figure are given the same reference numerals. Similar to FIG. 2, the silicon substrate on which each layer of an n-channel IGBT is formed is as follows: 24 layer 3 is formed as a P emitter layer, N+ layer 2 and N- layer 1 are formed as an N base layer, and N- layer 1 is formed as a surface layer. The optical thyristor has a built-in optical thyristor in which the two layers 41 are a P base layer, and the N layer 61 formed at a distance on the surface layer of the P base layer 41 is an N emitter layer. The light for igniting this thyristor can enter from the central surface of the two layers 41 in the gap between the N emitter layer 61 and enter the PN junction between it and the N-layer 1. Furthermore, below the N4 layer 61, P reaches the N− layer 1.
A layer 53 is formed on the surface of which the cathode electrode 13 of the optical thyristor is in contact. Cathode electrode 13 and IGB
A diode 14 is connected between the gate electrode 9 of T and the + side of the series-connected solar cell 12, with the anode facing the cathode electrode 13. Gate electrode 9 and IGBT
The collector and emitter of an npn) run risk 15 are connected between the source electrode 10 of the transistor 1, respectively.
A resistor 16. is connected between the base electrode of No. 5 and the gate electrode of the IGBT. A phototransistor 1 is connected between the source electrode 10 and the source electrode 10.
The collector and emitter of 7 are connected.

ドレイン電極11の高電位の状態でこの光スイツチ全体
に光20が照射されると、フォトトランジスタ17はオ
ンするため、トランジスタ15はオフ状態となる。一方
、太陽電池12の両端の出力電圧は上昇を開始する。ま
た、カソード電極13の間隙への光20の入射により光
サイリスタはオンし、電流はカソード電極13.ダイオ
ード14を通ってゲート電極9に流れ込み、急速にゲー
ト電位を上昇させる。
When the entire optical switch is irradiated with light 20 while the drain electrode 11 is at a high potential, the phototransistor 17 is turned on, so that the transistor 15 is turned off. On the other hand, the output voltage across the solar cell 12 starts to rise. Further, the optical thyristor is turned on by the incidence of the light 20 into the gap between the cathode electrodes 13, and the current flows between the cathode electrodes 13. It flows into the gate electrode 9 through the diode 14 and rapidly increases the gate potential.

ゲートの電位がしきい値を越えると、IGBTはオンし
、ドレイン電極11の電位が低下し、光サイリスタはオ
フする。ゲート電極9の電位は太陽電池12の出力電圧
で保持される。光20が消えると、フォトトランジスタ
17はオフし、トランジスタ15のベース電位が抵抗1
6により上昇し、トランジスタ15はオンする。これに
より、IGBTのゲート電極9.ソース電極10間は短
絡状態となり、IGBTはオフされる。この結果、光応
答性が速い。
When the potential of the gate exceeds the threshold, the IGBT is turned on, the potential of the drain electrode 11 is reduced, and the photothyristor is turned off. The potential of the gate electrode 9 is maintained at the output voltage of the solar cell 12. When the light 20 disappears, the phototransistor 17 is turned off, and the base potential of the transistor 15 becomes the resistance 1.
6, and the transistor 15 is turned on. As a result, the gate electrode 9 of the IGBT. The source electrodes 10 are short-circuited, and the IGBT is turned off. As a result, the photoresponsiveness is fast.

第3図(a)〜(d)は第1図の光スイッチの製造プロ
セスを示す。
3(a) to 3(d) show the manufacturing process of the optical switch of FIG. 1.

第3図(a)  N−層1.N+層2.  P+層3か
らなるシリコン基板のN−層1に初期酸化膜8をマスク
にしてP+層のパターン51.53を形成する。
FIG. 3(a) N-layer 1. N+ layer 2. Patterns 51 and 53 of the P+ layer are formed on the N- layer 1 of the silicon substrate consisting of the P+ layer 3 using the initial oxide film 8 as a mask.

第3図(b)  ゲート酸化膜81上の多結晶シリコン
層9あるいはフォトレジストをマスクにして2層4.4
1よびP“層52を形成する。
FIG. 3(b) Two layers 4.4 are formed using the polycrystalline silicon layer 9 or photoresist on the gate oxide film 81 as a mask.
1 and P'' layers 52 are formed.

第3図(C)  多結晶シリコンゲート9および酸化膜
83をマスクにしてN″″″層63エミツタ層61を形
成する。
FIG. 3(C) Using the polycrystalline silicon gate 9 and oxide film 83 as a mask, an N'''' layer 63 and an emitter layer 61 are formed.

第3図(d)CVD酸化膜82をパターニングし、さら
にA1層をバターニングしてソース電極10、カソード
電極13を形成する。裏面にはドレイン電極11を形成
する。
FIG. 3(d) The CVD oxide film 82 is patterned, and the A1 layer is further patterned to form a source electrode 10 and a cathode electrode 13. A drain electrode 11 is formed on the back surface.

このあと、直列接続型太陽電池12.ダイオード14、
トランジスタ15. 抵抗16.フォトトランジスタ1
7を配線によって接続することにより光スイッチができ
上がる。
After this, series-connected solar cells 12. diode 14,
Transistor 15. Resistance 16. Phototransistor 1
By connecting 7 with wiring, an optical switch is completed.

第4図は本発明の別の実施例を示し、以下の図と同様第
1図と共通の部分には同一の符号が付されている。 こ
の場合は、IGBT部のP中層52形成の際に、光サイ
リスタ部の2層41にもP゛層54を形成したものであ
るが、特性上特に変化はなかった。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, and like the following figures, parts common to those in FIG. 1 are given the same reference numerals. In this case, when forming the P middle layer 52 of the IGBT section, the P layer 54 was also formed on the second layer 41 of the optical thyristor section, but there was no particular change in characteristics.

第5図は本発明のさらに別の実施例を示し、第4図の光
サイリスタ部の 21層53.54を形成しなかったも
のであるが、特に特性上の変化はなかった。従って光サ
イリスタのそばに他の素子をつくりこむ場合、ふされし
い構造を選ぶことができる。
FIG. 5 shows yet another embodiment of the present invention, in which the 21 layers 53 and 54 of the optical thyristor section of FIG. 4 were not formed, but there was no particular change in characteristics. Therefore, when building other elements near the optical thyristor, an appropriate structure can be selected.

第6図は本発明の他の実施例を示し、pチャネル・デプ
リーション型F E T18を用い、そのドレインとゲ
ートを短絡してIGETのゲート電極9に接続し、その
ソースをI GBTのソース電極10に接続したもので
ある。FET18のしきい値壬、太陽電池12の出力電
圧よりやや低めに選ぶ。この光スイッチでは、光20が
入射したときに、光スイッチの電流でI GETのゲー
ト電位は急激に上昇し、IGBTはオンするが、FET
18はオフとなる。入射光20が消えると、太陽電池1
2の出力は低下し、FET18はオンし、I GETの
ゲート電極9とソース電極10は短絡状態となってIG
BTはオフする。この光スイッチは、第1図に示した光
スイッチにくらべて部品点数が少なくてすむ利点がある
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, in which a p-channel depletion type FET 18 is used, its drain and gate are short-circuited and connected to the gate electrode 9 of the IGET, and its source is connected to the source electrode of the IGBT. 10. The threshold value of the FET 18 is selected to be slightly lower than the output voltage of the solar cell 12. In this optical switch, when the light 20 is incident, the gate potential of IGET rises rapidly due to the current of the optical switch, and the IGBT turns on, but the FET
18 is turned off. When the incident light 20 disappears, the solar cell 1
The output of IG 2 decreases, FET 18 turns on, and the gate electrode 9 and source electrode 10 of I GET become short-circuited, and the IG
BT is turned off. This optical switch has the advantage of requiring fewer parts than the optical switch shown in FIG.

各実施例において、IGBTがpチャネルの場合、各層
の導電形はすべて逆になり、IGETのゲート電極には
太陽電池の一側および逆極性のダイオードを介して光サ
イリスタのアノードが接続され、並列接続のトランジス
タはpnp型に、FETはnチャネルとなる。
In each embodiment, when the IGBT is a p-channel, the conductivity types of each layer are all reversed, and the gate electrode of the IGET is connected to one side of the solar cell and the anode of the photothyristor via a diode of opposite polarity, and The connecting transistor is of the pnp type, and the FET is of the n-channel type.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、アノードと同−半導体基体内にアノー
ドと同一工程で形成できる光サイリスタを用いて光入射
時にゲート電流を供給することにより太陽電池より供給
されるゲート電流を補うことができるため、太陽電池の
面積を大きくする必要がなくなり、光消減時に太陽電池
の両極を短絡するトランジスタを接続しておくことによ
り、そのトランジスタを通じて電流が放電されるのでゲ
ート電圧が急速に低下するため、アノードのオフ速度が
速くなる。すなわち、小型で光応答性の速い光スイッチ
が得られる。
According to the present invention, the gate current supplied from the solar cell can be supplemented by supplying the gate current when light is incident using a photothyristor that can be formed in the same semiconductor substrate in the same process as the anode. , there is no need to increase the area of the solar cell, and by connecting a transistor that shorts both poles of the solar cell when light fades, the current is discharged through the transistor and the gate voltage drops rapidly. The off speed becomes faster. In other words, an optical switch that is small and has fast photoresponsiveness can be obtained.

【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光スイッチの断面図、第2
図は従来の光スイッチの断面図、第3図は第1図の光ス
イッチの製造プロセスの要部を(a)〜(6)の順に示
す断面図、第4図、第5図、第6図はそれぞれ本発明の
異なる実施例の光スイッチを示す断面図である。 IN−層、324層、41G B T Pベース層、4
1  光サイリスタPベース層、6.−、、、 I G
 B Tソース層、61  光サイリスタNエミツタ層
、7チヤ不ル形成領域、81  ゲート酸化膜、9 ゲ
ート電極、10  ソース電極、11  ドレイン電極
、12太陽電池、13  アノード電極、14  ダイ
オード、15  バイポーラトランジスタ、17 7オ
トトランジスタ、18  デプリーション型FET04
1 PA’−71 ワ ト弘訪慴シ。 l 翳;ii極 〃 第3図 1 第4図
FIG. 1 is a sectional view of an optical switch according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a cross-sectional view of a conventional optical switch, Figure 3 is a cross-sectional view showing the main parts of the manufacturing process of the optical switch in Figure 1 in the order of (a) to (6), Figures 4, 5, and 6. Each figure is a sectional view showing an optical switch according to a different embodiment of the present invention. IN-layer, 324 layer, 41G BTP base layer, 4
1 optical thyristor P base layer, 6. -,,, IG
BT source layer, 61 optical thyristor N emitter layer, 7 channel non-forming region, 81 gate oxide film, 9 gate electrode, 10 source electrode, 11 drain electrode, 12 solar cell, 13 anode electrode, 14 diode, 15 bipolar transistor , 17 7 Ototransistor, 18 Depletion type FET04
1 PA'-71 I visited Hirohiro. l Shadow; ii pole Fig. 3 1 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)第一導電形の第一層に第二導電形の第二層が隣接し
、第二層の反第一層側の表面部に選択的に第一導電形の
第一領域が形成され、第一領域の表面部に選択的に第二
導電形の第二領域が形成され、第二層と第二領域にはさ
まれた第一領域上に絶縁膜を介してゲート電極が設けら
れ、第一層に第一電極、第一、第二領域に第二電極がそ
れぞれ接触する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと
、第一層および第二層の延長部ならびに第二層の反第一
層側に隣接する第一導電形の第三層および第三層の表面
部に選択的に形成された第二導電形の第三領域を有し、
第一層に第一電極に接続される第三電極、第三領域に第
四電極がそれぞれ接触する光サイリスタとを備え、第二
電極とゲート電極の間に光の入射により絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタを導通させるためのゲート電圧を
供給する太陽電池と、入射光消滅時に太陽電池の両極間
を短絡するトランジスタとが並列に接続され、第四電極
とゲート電極の間に光サイリスタと順方向を同一方向に
して直列のダイオードが接続されたことを特徴とする光
スイッチ。 2)請求項1に記載の光スイッチにおいて、入射光消滅
時に太陽電池の両極間を短絡するように並列に接続され
たトランジスタが、太陽電池の出力電圧よりしきい値の
低いFETとしたことを特徴とする光スイッチ。 3)第一導電形の第一層に第二導電形の第二層が隣接し
、第二層の反第一層側の表面部に選択的に第一導電形の
第一領域が形成され、第一領域の表面部に選択的に第二
導電形の第二領域が形成され、第二層と第二領域にはさ
まれた第一領域上に絶縁膜を介してゲート電極が設けら
れ、第一層に第一電極、第一、第二領域に第二電極がそ
れぞれ接触する絶縁ゲート型バイポーラトランジスタと
、第一層および第二層の延長部ならびに第二層の反第一
層側に隣接する第一導電形の第三層および第三層の表面
部に選択的に形成された第二導電形の第三領域を有し、
第一層に第一電極に接続される第三電極、第三領域に第
四電極がそれぞれ接触する光サイリスタとを備え、第二
電極とゲート電極の間に光の入射により絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタを導通させるためのゲート電圧を
供給する太陽電池と、入射光消滅時に太陽電池の両極間
を短絡するトランジスタとが並列に接続され、このトラ
ンジスタのゲートとコレクタ間には抵抗が、ゲートとエ
ミッタ間にはフォトトランジスタがそれぞれ接続され、
さらに第四電極とゲート電極の間に光サイリスタと順方
向を同一方向にして直列のダイオードが接続されたこと
を特徴とする光スイッチ。
[Claims] 1) A second layer of a second conductivity type is adjacent to the first layer of the first conductivity type, and a layer of the first conductivity type is selectively formed on the surface of the second layer on the side opposite to the first layer. A first region is formed, a second region of a second conductivity type is selectively formed on the surface of the first region, and an insulating film is formed on the first region sandwiched between the second layer and the second region. an insulated gate bipolar transistor in which a gate electrode is provided in the first layer, a first electrode is in contact with the first layer, and a second electrode is in contact with the first and second regions, an extension of the first layer and the second layer, and a second layer; a third layer of the first conductivity type adjacent to the side opposite to the first layer; and a third region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the third layer;
An insulated gate bipolar transistor comprising a third electrode connected to the first electrode in the first layer and an optical thyristor in which the fourth electrode contacts the third region, and when light is incident between the second electrode and the gate electrode. A solar cell that supplies a gate voltage to make it conductive and a transistor that short-circuits both poles of the solar cell when the incident light disappears are connected in parallel, and a transistor is connected in parallel between the fourth electrode and the gate electrode in the same forward direction as the optical thyristor. An optical switch characterized by having diodes connected in series in different directions. 2) In the optical switch according to claim 1, the transistors connected in parallel so as to short-circuit both poles of the solar cell when the incident light disappears are FETs having a threshold voltage lower than the output voltage of the solar cell. Features an optical switch. 3) A second layer of a second conductivity type is adjacent to the first layer of the first conductivity type, and a first region of the first conductivity type is selectively formed on the surface of the second layer on the side opposite to the first layer. A second region of a second conductivity type is selectively formed on the surface of the first region, and a gate electrode is provided on the first region sandwiched between the second layer and the second region via an insulating film. , an insulated gate bipolar transistor in which a first electrode is in contact with the first layer, a second electrode is in contact with the first and second regions, extensions of the first and second layers, and a side of the second layer opposite to the first layer; a third layer of the first conductivity type adjacent to the third layer and a third region of the second conductivity type selectively formed on the surface of the third layer;
An insulated gate bipolar transistor comprising a third electrode connected to the first electrode in the first layer and an optical thyristor in which the fourth electrode contacts the third region, and when light is incident between the second electrode and the gate electrode. A solar cell that supplies a gate voltage to make it conductive is connected in parallel with a transistor that shorts the two poles of the solar cell when the incident light disappears.A resistor is connected between the gate and collector of this transistor, and a resistor is connected between the gate and emitter. A phototransistor is connected to each
The optical switch further comprises a diode connected in series between the fourth electrode and the gate electrode with the forward direction of the optical thyristor in the same direction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8027061B2 (en) 2007-05-15 2011-09-27 Ricoh Company, Ltd. Security encoding unit and image forming apparatus including same
TWI619059B (en) * 2017-05-05 2018-03-21 行政院原子能委員會核能硏究所 Light switching device

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