JPH036862A - Gate turn-off thyristor - Google Patents

Gate turn-off thyristor

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JPH036862A
JPH036862A JP14276789A JP14276789A JPH036862A JP H036862 A JPH036862 A JP H036862A JP 14276789 A JP14276789 A JP 14276789A JP 14276789 A JP14276789 A JP 14276789A JP H036862 A JPH036862 A JP H036862A
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JP
Japan
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conductivity type
base layer
layer
type
gate electrode
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Application number
JP14276789A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Ogura
常雄 小倉
Akio Nakagawa
明夫 中川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high di/dt strength GTO thrystor which is not broken down by a sharp current rise by a method wherein a part of a first conductivity type high resistance base layer is exposed on the surface of an anode side and a second gate electrode having a MOS structure is provided on the surface of a part of a second conductivity type base layer between the exposed part of the first conductivity type base layer and a first conductivity type emitter layer. CONSTITUTION:A part of a p<->-type high resistance base layer 3 is exposed on the surface of an anode side. A second gate electrode 11 is formed on the surface of a part of an n-type base layer 2 between the exposed part of the layer 3 and a p-type emitter layer 1 with a gate insulating film 10 between. At the time of turn-on, a bias voltage positive against the potential of a cathode 7 is applied to a first gate electrode 8 and, at the same time, a bias voltage negative against the potential of a cathode 9 is applied to the second gate electrode 11. With this constitution, electrons are injected from an n-type emitter layer 5 and, at the same time, holes are injected from the p-type emitter layer 1 through the surface channel of an n-type base layer 2 under the second gate electrode 11. By injecting electrons and holes as described above, a current can be raised sharply at the time of turn-off.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a gate turn-off thyristor (GTO).

(従来の技術) GTOは、ゲート電極によりターンオンのみならずター
ンオフも可能としたサイリスタである。
(Prior Art) A GTO is a thyristor that can be turned on as well as turned off using a gate electrode.

第8図は従来の一般的なサイリスクの構造を示す。n型
エミッタ層21.n型バッファ層22゜高抵抗n型ベー
ス層23.p型ベース層24およびn型エミッタ層25
がこの順に積層されてpnpn構造を形成している。n
型エミッタ層25は図では二つしか示していないが、通
常多数個に分割配置され、これにカソード電極27が形
成されている。nuエミッタ層25を囲むp型ベース層
24表面にはゲート電極28が設けられている。n型エ
ミッタ層21にはアノード電極2つが形成されている。
FIG. 8 shows the structure of a conventional general cyrisk. n-type emitter layer 21. N-type buffer layer 22. High resistance n-type base layer 23. p-type base layer 24 and n-type emitter layer 25
are stacked in this order to form a pnpn structure. n
Although only two mold emitter layers 25 are shown in the figure, they are usually divided into a large number of parts, and cathode electrodes 27 are formed on these. A gate electrode 28 is provided on the surface of the p-type base layer 24 surrounding the nu emitter layer 25. Two anode electrodes are formed in the n-type emitter layer 21.

カソード側に露出するpn接合面は絶縁膜26で覆って
いる。
The pn junction surface exposed on the cathode side is covered with an insulating film 26.

このようなGTOでは、ターンオン時、n型エミッタ層
25から電子が注入され、それに応じてn型エミッタ層
21から正孔が注入され、この両者がp型ベース層24
とn型ベース層22間の主接合を順バイアスする。この
とき注入されたキャリアの蓄積には一定の時間がかかり
、これがターンオンの遅れやd j/d を耐量が十分
でないといった問題になる。一方ターンオフ時には、p
型ベース層24とn型ベース層22間の主接合が回復し
、ここに空乏層が形成された後に、n型ベース層23内
に大量の残留キャリアが存在し、これが所謂テール電流
として数10μSee〜数100μsec流れるという
現象が生じる。これはターンオフ時間が長くなるだけで
なく、ターンオフ時のスイッチングエネルギー損失が大
きくなり、素子のエネルギー変換効率を低下させるとい
う問題につながる。
In such a GTO, at turn-on, electrons are injected from the n-type emitter layer 25, holes are injected from the n-type emitter layer 21 in response, and both of these are injected into the p-type base layer 24.
The main junction between the n-type base layer 22 and the n-type base layer 22 is forward biased. At this time, it takes a certain amount of time for the injected carriers to accumulate, which causes problems such as a delay in turn-on and insufficient tolerance for d j/d. On the other hand, at turn-off, p
After the main junction between the type base layer 24 and the n-type base layer 22 is restored and a depletion layer is formed there, a large amount of residual carriers exist in the n-type base layer 23, and this is a so-called tail current of several tens of μSee. A phenomenon occurs in which the current flows for several hundred microseconds. This not only increases the turn-off time but also increases the switching energy loss during turn-off, leading to the problem of lowering the energy conversion efficiency of the device.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のGTOでは、d i / d を耐
量や高周波動作の点で十分ではないという問題があった
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional GTO has a problem in that di/d is not sufficient in terms of withstand capability and high frequency operation.

本発明は、このような問題を解決したGTOを提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide a GTO that solves these problems.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係るGTOは、第1導電型エミッタ層、第2導
電型ベース層、第1導電型高抵抗ベース層、第1導電型
低抵抗ベース層および第2導電型エミッタ層がこの順に
積層された構造を有し、第1導電型エミッタ層および第
2導電型ベース層の一部に形成されたアノード電極、第
2導電型エミッタ層に形成されたカソード電極および第
1導電型ベース層に形成された第1ゲート電極を有する
構造を基本として、第1導電型高抵抗ベース層の一部が
アノード側表面に露出する部分を有し、この部分と第1
導電型エミッタ層により挟まれた第2導電型ベース層表
面にMOS構造の第2ゲート電極を設けたことを特徴と
する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The GTO according to the present invention includes a first conductivity type emitter layer, a second conductivity type base layer, a first conductivity type high resistance base layer, and a first conductivity type low resistance base layer. It has a structure in which a base layer and a second conductivity type emitter layer are laminated in this order, and an anode electrode formed on a part of the first conductivity type emitter layer and a part of the second conductivity type base layer, and a second conductivity type emitter layer. Based on the structure having the formed cathode electrode and the first gate electrode formed on the first conductivity type base layer, a part of the first conductivity type high resistance base layer has a portion exposed on the anode side surface, This part and the first
It is characterized in that a second gate electrode of a MOS structure is provided on the surface of a second conductive type base layer sandwiched between conductive type emitter layers.

(作 用) 本発明のGTOにおいては、ター〉オン時、第2ゲート
電極にその下の第2導電型ベース層表面が反転するバイ
アスを印加してMOSトランジスタ動作させる。これに
より、第1導電型エミッタ層から第1導電型高抵抗ベー
ス層に反転チャネルを通して大量のキャリアが注入され
る。これに加えて従来と同様に、第1ゲート電極へのバ
イアスによって第2導電型エミッタ層からキャリアが注
入される。これらのキャリア注入の結果、速い電流の立
上がりが可能になり、高いd i / d を耐量が得
られる。
(Function) In the GTO of the present invention, when turned on, a bias is applied to the second gate electrode to invert the surface of the second conductivity type base layer thereunder to operate the MOS transistor. As a result, a large amount of carriers are injected from the first conductivity type emitter layer into the first conductivity type high resistance base layer through the inversion channel. In addition, carriers are injected from the second conductivity type emitter layer by applying a bias to the first gate electrode, as in the conventional case. As a result of these carrier injections, a fast current rise is possible, and a high di/d can be achieved.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

第1図は、第1の実施例のGTOを示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the GTO of the first embodiment.

p型エミッタ層1.n型ベース層2、  I)−型高抵
抗ベース層3.  p型高抵抗ベース層4およびn型エ
ミッタ層5からなるpnpn構造が基本サイリスタ構造
である。p−型高抵抗べ一ス層3はn型ベース層2に比
べて厚く、かつ不純物濃度は低い。n型エミッタ層5は
通常複数個に分割配置されており、これとp型ベース層
4のなすpn接合の露出面は絶縁膜6で覆われている。
p-type emitter layer 1. n-type base layer 2, I)-type high resistance base layer 3. A pnpn structure consisting of a p-type high-resistance base layer 4 and an n-type emitter layer 5 is the basic thyristor structure. The p-type high resistance base layer 3 is thicker than the n-type base layer 2 and has a lower impurity concentration. The n-type emitter layer 5 is usually divided into a plurality of pieces, and the exposed surface of the pn junction formed between this and the p-type base layer 4 is covered with an insulating film 6.

n型エミッタ層5にはカソード電極7、p型ベース層4
には第1ゲート電極8、p型エミッタ層1にはアノード
電極9がそれぞれ形成されている。
The n-type emitter layer 5 includes a cathode electrode 7 and the p-type base layer 4.
A first gate electrode 8 is formed on the p-type emitter layer 1, and an anode electrode 9 is formed on the p-type emitter layer 1, respectively.

n型ベース層2は一部p型エミッタ層1を通して表面に
露出しており、アノード電極9はこの露出したn型ベー
ス層2にもコンタクトして、アノード短絡構造を構成し
ている。更にp−型高抵抗ベース層3の一部がアノード
側表面に露出しており、この部分とp型エミッタ層1に
より挟まれた領域のn型ベース層2表面にゲート絶縁膜
10を介して第2ゲート電極11が形成されている。す
なわちこの第2ゲート電極11の部分は、p型エミッタ
層1をソースとし、p−型高抵抗ベース層3をドレイン
とするpチャネルMOSトランジスタを構成している。
Part of the n-type base layer 2 is exposed to the surface through the p-type emitter layer 1, and the anode electrode 9 is also in contact with this exposed n-type base layer 2, forming an anode short-circuit structure. Furthermore, a part of the p-type high-resistance base layer 3 is exposed on the anode side surface, and a gate insulating film 10 is formed on the surface of the n-type base layer 2 in a region sandwiched between this part and the p-type emitter layer 1. A second gate electrode 11 is formed. That is, the second gate electrode 11 constitutes a p-channel MOS transistor having the p-type emitter layer 1 as a source and the p-type high-resistance base layer 3 as a drain.

このように構成されたGTOの動作を次に説明する。タ
ーンオン時は、第1ゲート電極8にカソード電極7に対
して正のバイアスを与え、同時に第2ゲート電極11に
はカソード電極9に対して負のバイ゛アスを与える。こ
れにより、n型エミッタ層5から電子が注入され、同時
にp型エミッタ層1から第2ゲート電極11下のn型ベ
ース層2の表面チャネルを通して正孔が注入される。こ
の様に電子注入と正孔注入を行わせることによって、タ
ーンオン時の急峻な電流の立上がりが可能になる。
The operation of the GTO configured in this way will be described next. At turn-on, a positive bias is applied to the first gate electrode 8 with respect to the cathode electrode 7, and at the same time, a negative bias is applied to the second gate electrode 11 with respect to the cathode electrode 9. As a result, electrons are injected from the n-type emitter layer 5, and holes are simultaneously injected from the p-type emitter layer 1 through the surface channel of the n-type base layer 2 below the second gate electrode 11. By injecting electrons and holes in this manner, a steep rise in current at turn-on is possible.

なおこのターンオン時の第1ゲート電極8および第2ゲ
ート電極11へのバイアス印加のタイミングは同時であ
っても良いし、適当に一方を遅らせてもよい。
Note that the timing of applying bias to the first gate electrode 8 and the second gate electrode 11 during turn-on may be simultaneous, or one may be delayed appropriately.

ターンオフ時は、第1ゲート電極8をカソード電極7に
対して負にバイアスし、p型ベース層3゜4中の過剰キ
ャリアを排出する。このとき第2ゲート電極11はカソ
ード電極9に対して零バイアスとして、pチャネルMO
Sトランジスタはオフに保つ。
At turn-off, the first gate electrode 8 is negatively biased with respect to the cathode electrode 7, and excess carriers in the p-type base layer 3.4 are discharged. At this time, the second gate electrode 11 is set to zero bias with respect to the cathode electrode 9, and the p-channel MO
The S transistor is kept off.

こうしてこの実施例によれば、高速動作が可能でd i
/d を耐量の高いGTOが得られる。
Thus, according to this embodiment, high-speed operation is possible and di
/d can be obtained.

次に他の幾つかの実施例を説明する。なお以下の実施例
において、第1図と対応する部分には第1図と同一符号
を付して詳細な説明は省略する。
Next, some other embodiments will be described. In the following embodiments, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed description thereof will be omitted.

第2図は、第2の実施例のGTOを示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the GTO of the second embodiment.

この実施例では、第1図の構造に対してさらに、p型エ
ミッタ層1内にn型層12が設けられている。アノード
電極9はこのn型層12にもコンタクトさせている。ゲ
ート絶縁膜10と第2ゲート電極11は、このn型層1
2の端までかかるように延長されている。この構造は、
p型エミッタ層1をソースとし、p型高抵抗ベース層を
ドレインとするpチャネルMOSトランジスタと、n型
層12をドレインとし、n型ベース層2をソースとする
nチャネルMOSトランジスタとが、第2ゲート電極1
1を共通ゲートとして直列接続されたものといえる。
In this embodiment, in addition to the structure shown in FIG. 1, an n-type layer 12 is provided within the p-type emitter layer 1. The anode electrode 9 is also in contact with this n-type layer 12. The gate insulating film 10 and the second gate electrode 11 are formed on this n-type layer 1.
It has been extended to reach the end of 2. This structure is
A p-channel MOS transistor having a p-type emitter layer 1 as a source and a p-type high-resistance base layer as a drain, and an n-channel MOS transistor having an n-type layer 12 as a drain and an n-type base layer 2 as a source. 2 gate electrode 1
It can be said that they are connected in series with 1 serving as a common gate.

このGTOのターンオン動作は第1の実施例のそれと同
じである。ターンオフ時は、第1ゲート電極8に負のバ
イアスを与えると同時に、第2ゲート電極11に正のバ
イアスを与える。このとき、nチャネルMOSトランジ
スタがオン、すなわち第2ゲート電極11下のp型エミ
ッタ層表面が反転してn型ベース層2とn型層12が短
絡され、このn型層にアノード電極9がコンタクトして
いるから結局、n型ベース層2はこのnチャネルMOS
トランジスタによってアノード電極9に短絡される。こ
れによりターンオフ時のベース層中の残留キャリアが効
果的にアノード電極側に排出され、スイッチング損失が
小さくなって高周波動作が可能になる。
The turn-on operation of this GTO is the same as that of the first embodiment. At the time of turn-off, a negative bias is applied to the first gate electrode 8, and at the same time, a positive bias is applied to the second gate electrode 11. At this time, the n-channel MOS transistor is turned on, that is, the surface of the p-type emitter layer under the second gate electrode 11 is inverted, the n-type base layer 2 and the n-type layer 12 are short-circuited, and the anode electrode 9 is connected to this n-type layer. Because of the contact, the n-type base layer 2 is connected to this n-channel MOS.
It is short-circuited to the anode electrode 9 by the transistor. As a result, residual carriers in the base layer at the time of turn-off are effectively discharged to the anode electrode side, reducing switching loss and enabling high frequency operation.

n型ベース層2は通常のアノード短絡構造によってアノ
ード電極9に短絡されており、これによってターンオフ
時のn型層2の残留キャリアがアノード電極9にキャリ
ア排出されるようになっている。しかしこの短絡部は、
n型エミッタ層11からのターンオン時の正孔注入を十
分なものとするために、極めて小さい面積で分布させる
のが通常である。したかってターンオフ時のキャリア排
出はこれだけでは十分ではない。この実施例によれば、
nチャネルMOSトランジスタ構造の導入によって、n
型エミッタ層1からの正孔注入効率を低下させることな
く、n型ベース層2の残留キャリア排出を極めて効果的
に行うことができる。
The n-type base layer 2 is short-circuited to the anode electrode 9 by a normal anode short-circuit structure, so that residual carriers in the n-type layer 2 at turn-off are discharged to the anode electrode 9. However, this short circuit is
In order to ensure sufficient hole injection from the n-type emitter layer 11 at turn-on, the holes are normally distributed over an extremely small area. However, this alone is not sufficient for carrier discharge at turn-off. According to this example,
By introducing an n-channel MOS transistor structure, n
The residual carriers in the n-type base layer 2 can be extremely effectively discharged without reducing the hole injection efficiency from the type emitter layer 1.

第3図は、第3の実施例のGTOを示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing the GTO of the third embodiment.

この実施例は第2図の実施例を変形したもので、n型エ
ミッタ層5と別にこれと隣接して第1ゲート電極8の周
囲にn型層13が設けられ、このn型層13とn型エミ
ッタ層5に挟まれた領域のp型ベース層4上にゲート絶
縁膜14を介して第3ゲート電$415が設けられてい
る。第1ゲート電極8はn型層13にも接続されている
。この部分の構造は、n型エミッタ層5をソース、n型
層13をドレインとするnチャネルMOSトランジスタ
を構成している。
This embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. A third gate voltage $415 is provided on the p-type base layer 4 in a region sandwiched between the n-type emitter layers 5 via the gate insulating film 14. The first gate electrode 8 is also connected to the n-type layer 13 . The structure of this portion constitutes an n-channel MOS transistor in which the n-type emitter layer 5 is the source and the n-type layer 13 is the drain.

この実施例のGTOのターンオン動作は、第1゜第2の
実施例のそれと同じである。このとき第3ゲート電極1
5は零バイアスとしてその下のチャネルは閉じておく。
The turn-on operation of the GTO in this embodiment is the same as that in the first and second embodiments. At this time, the third gate electrode 1
5 is set to zero bias and the channel below it is closed.

ターンオフ時は、第1ゲート電極8に負のバイアス、第
2ゲート電極11に正のバイアスを与えると同時に、第
3のゲート電極15にも正のバイアスを与える。第3の
ゲート電極15に正のバイアスを与えると、この部分の
nチャネルMOSトランジスタがオンになって、n型エ
ミッタ層5はn型層13を介して第1ゲート電極8と短
絡され、結局p型ベース層4と短絡される。これによっ
て、n型ベース層4中のキャリア排出が一層促進される
At turn-off, a negative bias is applied to the first gate electrode 8, a positive bias is applied to the second gate electrode 11, and at the same time, a positive bias is applied to the third gate electrode 15. When a positive bias is applied to the third gate electrode 15, the n-channel MOS transistor in this part is turned on, and the n-type emitter layer 5 is short-circuited with the first gate electrode 8 via the n-type layer 13, and eventually It is short-circuited to the p-type base layer 4. This further promotes carrier discharge from the n-type base layer 4.

したがってこの実施例によれば、第2の実施例に比べて
さらにターンオフ時のスイッチング速度か向上する。
Therefore, according to this embodiment, the switching speed at turn-off is further improved compared to the second embodiment.

なお第1図の実施例に対しても、同様にカソード側にn
チャネルMOSトランジスタ構造を導入することができ
、これも有用である。
Note that for the embodiment shown in FIG.
Channel MOS transistor structures can be introduced and are also useful.

第4図は、第4の実施例のGTOを示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing the GTO of the fourth embodiment.

この実施例は、第3図の実施例においてカソード側に導
入したnチャネルMOSトランジスタに代わって、nチ
ャネルMOSトランジスタ構造を導入したものである。
In this embodiment, an n-channel MOS transistor structure is introduced in place of the n-channel MOS transistor introduced on the cathode side in the embodiment of FIG.

すなわち第2図の実施例の構造に対して、n型エミッタ
層5内にn型層16が選択的に設けられ、このn型層1
6とn型ベース層4により挟まれた領域のn型エミッタ
層5上にゲート絶縁膜17を介して第3ゲート電極18
が設けられている。カソード電極7はn型層16に接続
されている。
That is, with respect to the structure of the embodiment shown in FIG. 2, an n-type layer 16 is selectively provided within the n-type emitter layer 5, and this
A third gate electrode 18 is formed on the n-type emitter layer 5 in the region sandwiched between the 6 and the n-type base layer 4 via the gate insulating film 17.
is provided. Cathode electrode 7 is connected to n-type layer 16.

この実施例のGTOの動作も基本的に第3図のそれと同
様である。ターンオフ時、第3ゲート電極18には第3
図の実施例と逆に負のバイアスが与えられる。これによ
り、この第3ゲート電極18部のnチャネルMOSトラ
ンジスタがオンとなり、n型ベース層4とn型エミッタ
層5が短絡され、p型ベース層内の残留キャリアの効果
的な排出が行われる。
The operation of the GTO in this embodiment is also basically the same as that in FIG. At turn-off, the third gate electrode 18 has a third
A negative bias is applied, contrary to the illustrated embodiment. As a result, the n-channel MOS transistor in the third gate electrode 18 section is turned on, the n-type base layer 4 and the n-type emitter layer 5 are short-circuited, and residual carriers in the p-type base layer are effectively discharged. .

したがってこの実施例によっても先の実施例と同様の効
果が得られる。この第4図の実施例のカソード側のpチ
ャネルMOS)ランジスタ構造は、第1図の実施例の構
造に対しても同様に適用することが可能である。
Therefore, this embodiment also provides the same effects as the previous embodiment. The p-channel MOS transistor structure on the cathode side of the embodiment shown in FIG. 4 can be similarly applied to the structure of the embodiment shown in FIG.

本発明は上記実施例に限られない。例えば以上の実施例
では全てブレーナ型としたが、メサ型のGTOにも本発
明を適用することができる。例えば第5図は、第2図の
構造を基本としてこれをメサ型とした例である。第2図
以外のものも同様にメサ構造とすることができる。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in all of the above embodiments, the Brehner type was used, but the present invention can also be applied to a mesa type GTO. For example, FIG. 5 is an example of a mesa-shaped structure based on the structure of FIG. 2. Structures other than those shown in FIG. 2 can also have a mesa structure.

第6図は第6の実施例のGTOを示す断面図である。こ
れは第4の実施例のGTOの低抵抗ベース層4の中に部
分的により低抵抗のp型ベース層19を埋め込んだもの
である。図面中p型ベース層1つの分離されている部分
もよそではつながっている。これにより、p型紙抵抗ベ
ース層をより低抵抗とすることができ、第1ゲート電極
8のターンオフ時の能力を一層向上させることが可能に
なる。
FIG. 6 is a sectional view showing the GTO of the sixth embodiment. This has a lower resistance p-type base layer 19 partially buried in the low resistance base layer 4 of the GTO of the fourth embodiment. In the drawing, parts of one p-type base layer that are separated are connected at other parts. Thereby, the p-type paper resistance base layer can be made to have a lower resistance, and the turn-off performance of the first gate electrode 8 can be further improved.

第7図は、第7の実施例のGTOを示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing the GTO of the seventh embodiment.

この実施例ではp型窩抵抗ベース層3中にp型高抵抗ベ
ース層1つが埋め込まれている。
In this embodiment, one p-type high resistance base layer is embedded in the p-type cavity resistance base layer 3.

この実施例でもターンオフ時の効果は第6の実施例と同
様である。またオン時の電流が流れ易くなり、オン抵抗
を低くすることができる。
In this embodiment, the effect at turn-off is similar to that of the sixth embodiment. In addition, current flows more easily when the device is on, and the on-resistance can be lowered.

第3〜第7の実施例のアノード側の構造が、第1の実施
例と同じでも良いことは勿論である。
Of course, the structure on the anode side of the third to seventh embodiments may be the same as that of the first embodiment.

また以上の実施例では、第1導電型をp型、第2導電型
をn型としたが、この導電型を全て逆転させたGTOも
本発明に含まれる。
Further, in the above embodiments, the first conductivity type is the p type and the second conductivity type is the n type, but the present invention also includes a GTO in which the conductivity types are completely reversed.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ターンオン時、pn
接合を順バイアスすることによるキャリア注入とMOS
)ランジスタをオンすることによるキャリア注入を利用
することによって、急峻な電流の立ち上がりに対しても
破壊することのないd i/d を耐量の高いGTOが
得られる。またターンオフ時のスイッチング損失も効果
的に低減される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, at turn-on, pn
Carrier injection and MOS by forward biasing the junction
) By utilizing carrier injection by turning on a transistor, a GTO with high di/d resistance that will not be destroyed even in the face of a steep current rise can be obtained. Furthermore, switching loss during turn-off is also effectively reduced.

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

第1図は第1の実施例のGTOを示す断面図、第2図は
第2の実施例のGTOを示す断面図、第3図は第3の実
施例のGTOを示す断面図、第4図は第4の実施例のG
TOを示す断面図、第5図は第5の実施例のGTOを示
す断面図、第6図は第6の実施例のGTOを示す断面図
、第7図は第7の実施例のGTOを示す断面図、第8図
は従来の一般的なGTOを示す断面図である。 1・・・p型エミッタ層、2・・・n型ベース層、3・
・・p−型高抵抗ベース層、4・・・p型紙抵抗ベース
層、5・・・n型エミッタ層、6・・・絶縁膜、7・・
・カソード電極、8・・・第1ゲート電極、9・・・ア
ノード電極、10・・・ゲート絶縁膜、11・・・第2
ゲート電極、12・・・n型層、13・・・n型層、1
4・・・ゲート絶縁膜、15・・・第3ゲート電極、1
6・・・p型層、17・・・ゲート絶縁膜、18・・・
第3ゲート電極、19・・p型低抵抗埋込みベース層。
FIG. 1 is a sectional view showing the GTO of the first embodiment, FIG. 2 is a sectional view showing the GTO of the second embodiment, FIG. 3 is a sectional view showing the GTO of the third embodiment, and FIG. The figure shows G of the fourth embodiment.
5 is a sectional view showing the GTO of the fifth embodiment, FIG. 6 is a sectional view of the GTO of the sixth embodiment, and FIG. 7 is a sectional view of the GTO of the seventh embodiment. FIG. 8 is a sectional view showing a conventional general GTO. 1...p-type emitter layer, 2...n-type base layer, 3...
...p-type high resistance base layer, 4...p type paper resistance base layer, 5...n type emitter layer, 6...insulating film, 7...
- Cathode electrode, 8... First gate electrode, 9... Anode electrode, 10... Gate insulating film, 11... Second
Gate electrode, 12... n-type layer, 13... n-type layer, 1
4... Gate insulating film, 15... Third gate electrode, 1
6...p type layer, 17... gate insulating film, 18...
Third gate electrode, 19... p-type low resistance buried base layer.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型エミッタ層、第2導電型ベース層、第
1導電型高抵抗ベース層、第1導電型低抵抗ベース層お
よび第2導電型エミッタ層がこの順に積層された構造を
有し、第1導電型エミッタ層および第2導電型ベース層
の一部に形成されたアノード電極、第2導電型エミッタ
層に形成されたカソード電極および第1導電型ベース層
に形成された第1ゲート電極を有するゲートターンオフ
サイリスタにおいて、第1導電型高抵抗ベース層の一部
がアノード側表面に露出する部分を有し、この部分と第
1導電型エミッタ層により挟まれた第2導電型ベース層
表面にMOS構造の第2ゲート電極が設けられているこ
とを特徴とするゲートターンオフサイリスタ。
(1) It has a structure in which a first conductivity type emitter layer, a second conductivity type base layer, a first conductivity type high resistance base layer, a first conductivity type low resistance base layer, and a second conductivity type emitter layer are laminated in this order. an anode electrode formed on a portion of the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer; a cathode electrode formed on the second conductivity type emitter layer; and a first conductivity type base layer formed on the first conductivity type base layer. In a gate turn-off thyristor having a gate electrode, a part of the first conductivity type high-resistance base layer has a part exposed on the anode side surface, and the second conductivity type base is sandwiched between this part and the first conductivity type emitter layer. A gate turn-off thyristor characterized in that a second gate electrode of a MOS structure is provided on a layer surface.
(2)第1導電型エミッタ層、第2導電型ベース層、第
1導電型高抵抗ベース層、第1導電型低抵抗ベース層お
よび第2導電型エミッタ層がこの順に積層された構造を
有し、第1導電型エミッタ層および第2導電型ベース層
の一部に形成されたアノード電極、第2導電型エミッタ
層に形成されたカソード電極および第1導電型ベース層
に形成された第1ゲート電極を有するゲートターンオフ
サイリスタにおいて、第1導電型高抵抗ベース層の一部
がアノード側表面に露出する部分を有し、第1導電型エ
ミッタ層内に選択的にアノード電極がコンタクトする第
2導電型層が形成され、この第2導電型層と第1導電型
高抵抗ベース層により挟まれた第1導電型エミッタ層お
よび第2導電型ベース層の表面にまたがってMOS構造
の第2ゲート電極が設けら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。
(2) It has a structure in which a first conductivity type emitter layer, a second conductivity type base layer, a first conductivity type high resistance base layer, a first conductivity type low resistance base layer, and a second conductivity type emitter layer are laminated in this order. an anode electrode formed on a portion of the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer; a cathode electrode formed on the second conductivity type emitter layer; and a first conductivity type base layer formed on the first conductivity type base layer. In a gate turn-off thyristor having a gate electrode, a part of the first conductivity type high-resistance base layer has a portion exposed on the anode side surface, and a second conductivity type emitter layer is selectively contacted with the anode electrode. A conductivity type layer is formed, and a second gate of the MOS structure is formed across the surfaces of the first conductivity type emitter layer and the second conductivity type base layer sandwiched between the second conductivity type layer and the first conductivity type high resistance base layer. A gate turn-off thyristor characterized by being provided with an electrode.
(3)第1導電型低抵抗ベース層表面に第2導電型エミ
ッタ層に隣接して第1ゲート電極が接続される第2導電
型層が形成され、この第2導電型層と第2導電型エミッ
タ層により挟まれた第1導電型低抵抗ベース層表面にM
OS構造の第3ゲート電極が設けられている請求項1ま
たは2記載のゲートターンオフサイリスタ。
(3) A second conductivity type layer to which the first gate electrode is connected is formed adjacent to the second conductivity type emitter layer on the surface of the first conductivity type low resistance base layer, and the second conductivity type layer and the second conductivity type M on the surface of the first conductivity type low resistance base layer sandwiched between type emitter layers.
3. The gate turn-off thyristor according to claim 1, further comprising a third gate electrode having an OS structure.
(4)第2導電型エミッタ層内に選択的にカソード電極
がコンタクトする第1導電型層が形成され、この第1導
電型層と第1導電型低抵抗ベース層により挟まれた領域
の第2導電型エミッタ層表面にMOS構造の第3ゲート
電極が設けられている請求項1または2記載のゲートタ
ーンオフサイリスタ。
(4) A first conductivity type layer is formed in the second conductivity type emitter layer to which the cathode electrode selectively contacts, and a first conductivity type layer is formed in the region sandwiched between the first conductivity type layer and the first conductivity type low resistance base layer. 3. The gate turn-off thyristor according to claim 1, wherein a third gate electrode of a MOS structure is provided on the surface of the dual conductivity type emitter layer.
(5)第1導電型低抵抗ベース層中に更に部分的に第1
導電型のより低抵抗のベース層が埋め込まれている請求
項1または2記載のゲートターンオフサイリスタ。
(5) The first conductivity type low-resistance base layer further includes a first conductivity type low resistance base layer.
3. The gate turn-off thyristor according to claim 1, wherein a base layer of a conductivity type and having a lower resistance is embedded.
(6)第1導電型低抵抗ベース層が第1導電型高抵抗ベ
ース層に積層されることなく、部分的に埋め込まれてい
る請求項1または記載のゲートターンオフサイリスタ。
(6) The gate turn-off thyristor according to claim 1, wherein the first conductivity type low resistance base layer is not stacked on the first conductivity type high resistance base layer but is partially buried therein.
JP14276789A 1987-02-26 1989-06-05 Gate turn-off thyristor Pending JPH036862A (en)

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JP14276789A JPH036862A (en) 1989-06-05 1989-06-05 Gate turn-off thyristor
US07/386,763 US5144401A (en) 1987-02-26 1989-07-31 Turn-on/off driving technique for insulated gate thyristor

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05138335A (en) * 1991-07-12 1993-06-01 Shinagawa Refract Co Ltd Sealing mechanism and/or gas blowing or evacuating mechanism in cartridge slide valve device
JPH065759U (en) * 1992-07-01 1994-01-25 品川白煉瓦株式会社 Seal mechanism of slide valve device
JP2008135774A (en) * 2008-01-15 2008-06-12 Mitsubishi Electric Corp High breakdown voltage semiconductor device

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