JPH0621438A - 光点弧型トライアック装置およびその駆動方法 - Google Patents
光点弧型トライアック装置およびその駆動方法Info
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- JPH0621438A JPH0621438A JP4178157A JP17815792A JPH0621438A JP H0621438 A JPH0621438 A JP H0621438A JP 4178157 A JP4178157 A JP 4178157A JP 17815792 A JP17815792 A JP 17815792A JP H0621438 A JPH0621438 A JP H0621438A
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers or surface barriers, e.g. bipolar phototransistor
- H01L31/1105—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers or surface barriers, e.g. bipolar phototransistor the device being a bipolar phototransistor
Abstract
(57)【要約】
【目的】高電圧、大電流を制御するための電力制御用と
して実用可能な光点弧型トライアック装置を提供する。 【構成】同一半導体装置内に、縦型構造を有する出力段
用のトライアック10と、光入力が照射されることにより
電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライアック
のゲート電極33に供給する光トライアック30とが形成さ
れていることを特徴とする。
して実用可能な光点弧型トライアック装置を提供する。 【構成】同一半導体装置内に、縦型構造を有する出力段
用のトライアック10と、光入力が照射されることにより
電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライアック
のゲート電極33に供給する光トライアック30とが形成さ
れていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力制御などに用いら
れるトライアック装置およびその駆動方法に係り、特に
トライアックおよびそのゲート駆動段が同一半導体装置
内に形成された光点弧型トライアック装置およびそのゲ
ートを光入力により駆動する駆動方法に関する。
れるトライアック装置およびその駆動方法に係り、特に
トライアックおよびそのゲート駆動段が同一半導体装置
内に形成された光点弧型トライアック装置およびそのゲ
ートを光入力により駆動する駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】商用電源周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）
領域の電力制御に用いられているトライアック装置にお
いては、半導体チップの単位面積当りの電流密度を上げ
るために、縦型（バーティカル）構造のトライアックを
用いている。図６は、従来の電力制御用の縦型トライア
ックの断面構造の一例を示しており、このトライアック
のシンボルを図７に示している。
領域の電力制御に用いられているトライアック装置にお
いては、半導体チップの単位面積当りの電流密度を上げ
るために、縦型（バーティカル）構造のトライアックを
用いている。図６は、従来の電力制御用の縦型トライア
ックの断面構造の一例を示しており、このトライアック
のシンボルを図７に示している。
【０００３】図６において、61はＮ型の第１の半導体
層、62は第１の半導体層の第２主面側に形成されたＰ型
の第２の半導体層、63は第１の半導体層の第１主面の一
部に形成されたＰ型の第３の半導体層、64は第２の半導
体層の表面の一部に形成されたＮ型の第４の半導体層、
65および66はそれぞれ第３の半導体層の表面の一部に互
いに独立に形成されたＮ型の第５の半導体層および第６
のＮ型半導体層、67は第３の半導体層63の表面上で第５
の半導体層65に接して形成された第１電極、68は第２の
半導体層62の表面上で第４の半導体層64に接して形成さ
れた第２電極、69は第３の半導体層63の表面上で第６の
半導体層66に接して形成されたゲート電極である。な
お、T1は第１電極67に接続された第１出力端子、T2は第
２電極68に接続された第２出力端子、Ｇは第３電極69に
接続されたゲート端子である。上記トライアックは、両
端電極（第１電極67・第２電極68）間に交流電圧が印加
された状態でゲート電極69に電流信号が入力することに
よりオン駆動される。
層、62は第１の半導体層の第２主面側に形成されたＰ型
の第２の半導体層、63は第１の半導体層の第１主面の一
部に形成されたＰ型の第３の半導体層、64は第２の半導
体層の表面の一部に形成されたＮ型の第４の半導体層、
65および66はそれぞれ第３の半導体層の表面の一部に互
いに独立に形成されたＮ型の第５の半導体層および第６
のＮ型半導体層、67は第３の半導体層63の表面上で第５
の半導体層65に接して形成された第１電極、68は第２の
半導体層62の表面上で第４の半導体層64に接して形成さ
れた第２電極、69は第３の半導体層63の表面上で第６の
半導体層66に接して形成されたゲート電極である。な
お、T1は第１電極67に接続された第１出力端子、T2は第
２電極68に接続された第２出力端子、Ｇは第３電極69に
接続されたゲート端子である。上記トライアックは、両
端電極（第１電極67・第２電極68）間に交流電圧が印加
された状態でゲート電極69に電流信号が入力することに
よりオン駆動される。
【０００４】従来のトライアック装置においては、出力
段の縦型トライアックおよびそのゲート制御回路は、フ
ォトカプラーにより光結合されており、フォトカプラー
の入力端子と出力端子とは電気的には絶縁分離されてい
る。
段の縦型トライアックおよびそのゲート制御回路は、フ
ォトカプラーにより光結合されており、フォトカプラー
の入力端子と出力端子とは電気的には絶縁分離されてい
る。
【０００５】もし、出力段のトライアックのゲート駆動
を、電気信号ではなく、例えば発光ダイオードからの光
信号により直接に制御することができれば、従来必要と
されたゲート制御回路およびフォトカプラーを省略する
ことができるが、従来の縦型トライアックでは、その構
造、動作の複雑さなどの理由により光点弧が不可能であ
った。
を、電気信号ではなく、例えば発光ダイオードからの光
信号により直接に制御することができれば、従来必要と
されたゲート制御回路およびフォトカプラーを省略する
ことができるが、従来の縦型トライアックでは、その構
造、動作の複雑さなどの理由により光点弧が不可能であ
った。
【０００６】一方、図８に示すように、トライアックを
横型（ラテラル）構造とし、全ての動作領域を半導体装
置の同一主表面上に並べ、配置を工夫することにより、
光点弧を可能としたラテラル型の光点弧型トライアック
装置が、 L.Leipold et al.," 600V/5A FET TRIGGERD L
ATERAL OPTO TRIAC ", IEDM 1982, pp.261-263 に開示
されている。
横型（ラテラル）構造とし、全ての動作領域を半導体装
置の同一主表面上に並べ、配置を工夫することにより、
光点弧を可能としたラテラル型の光点弧型トライアック
装置が、 L.Leipold et al.," 600V/5A FET TRIGGERD L
ATERAL OPTO TRIAC ", IEDM 1982, pp.261-263 に開示
されている。
【０００７】図８において、81〜83はＮ型半導体層、84
〜86はＰ型半導体層、91は第１電極、92は第１電極、93
は第３電極（ゲート電極）、94は第４電極、95は第５電
極、T1は第１出力端子、T2は第２出力端子、Ｒ１、Ｒ２
は抵抗である。
〜86はＰ型半導体層、91は第１電極、92は第１電極、93
は第３電極（ゲート電極）、94は第４電極、95は第５電
極、T1は第１出力端子、T2は第２出力端子、Ｒ１、Ｒ２
は抵抗である。
【０００８】しかし、この光点弧型トライアック装置で
は、全ての動作領域を半導体装置の一主面側に形成して
いるので、従来の縦型トライアックを用いる場合と比べ
て、チップの単位面積当りの電流密度が著しく小さく、
高電圧、大電流を制御するための電力制御用としては使
用できない。
は、全ての動作領域を半導体装置の一主面側に形成して
いるので、従来の縦型トライアックを用いる場合と比べ
て、チップの単位面積当りの電流密度が著しく小さく、
高電圧、大電流を制御するための電力制御用としては使
用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
光点弧型トライアック装置は、全ての動作領域を半導体
装置の一主面側に形成しているので、電力制御用として
は使用できないという問題があった。
光点弧型トライアック装置は、全ての動作領域を半導体
装置の一主面側に形成しているので、電力制御用として
は使用できないという問題があった。
【００１０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、高電圧、大電流を制御するための電力制御用
として実用可能な光点弧型トライアック装置およびその
駆動方法を提供することを目的とする。
たもので、高電圧、大電流を制御するための電力制御用
として実用可能な光点弧型トライアック装置およびその
駆動方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の光点弧型トライ
アック装置は、同一半導体装置内に、縦型構造を有する
出力段用のトライアックと、光入力が照射されることに
より電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライア
ックのゲートに供給する光トライアックとが形成されて
いるいることを特徴とする。
アック装置は、同一半導体装置内に、縦型構造を有する
出力段用のトライアックと、光入力が照射されることに
より電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライア
ックのゲートに供給する光トライアックとが形成されて
いるいることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の光点弧型トライアック装置
の駆動方法は、上記発明の光点弧型トライアック装置を
駆動する際、出力段用のトライアックの両端電極間に交
流電圧を印加し、光トライアックに光入力を照射するこ
とを特徴とすることを特徴とする。
の駆動方法は、上記発明の光点弧型トライアック装置を
駆動する際、出力段用のトライアックの両端電極間に交
流電圧を印加し、光トライアックに光入力を照射するこ
とを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
【作用】光トライアックは、光入力を受けることにより
出力段用のトライアックを直接に駆動制御することがで
きる。この場合、出力段用のトライアックの両端電極の
印加電圧の高低関係に応じて、出力段用のトライアック
に動作モード１（＋）のゲートトリガー電流あるいは動
作モード３（−）のゲートトリガー電流を供給する。
出力段用のトライアックを直接に駆動制御することがで
きる。この場合、出力段用のトライアックの両端電極の
印加電圧の高低関係に応じて、出力段用のトライアック
に動作モード１（＋）のゲートトリガー電流あるいは動
作モード３（−）のゲートトリガー電流を供給する。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の光点弧型トライアック装
置の第１実施例に係る断面構造を示している。図１にお
いて、10は縦型構造を有する出力段用のトライアック、
30は上記トライアックのゲート駆動段用である半ラテラ
ル構造の光トライアックである。
に説明する。図１は、本発明の光点弧型トライアック装
置の第１実施例に係る断面構造を示している。図１にお
いて、10は縦型構造を有する出力段用のトライアック、
30は上記トライアックのゲート駆動段用である半ラテラ
ル構造の光トライアックである。
【００１５】上記出力段用のトライアック10において、
11は第１導電型（本例ではＮ型）の第１の半導体層、12
は第１の半導体層の第１主面側の表層部の一部に形成さ
れた第２導電型（本例ではＰ型）の第２の半導体層、13
は上記第１の半導体層の第２主面側に形成されたＰ型の
第３の半導体層、14はこの第３の半導体層の第２主面側
の表層部の一部に形成されたＮの第４の半導体層、15お
よび16は前記第２の半導体層の表層部の一部に形成され
たＮ型の第５の半導体層および第６の半導体層である。
31は前記第１の半導体層11の第１主面側で前記第３の半
導体層13の表面および第５の半導体層15の表面に接して
形成された第１電極、32は前記第２の半導体層12の表面
側で前記第４の半導体層14の表面に接して形成された第
２電極、33は前記第１の半導体層11の第１主面側上で前
記第３の半導体層13の表面および第６の半導体層16の表
面に接して形成されたゲート電極用の第３電極である。
なお、41は第１電極31接続された第１出力端子、42は第
２電極32に接続された第２出力端子である。
11は第１導電型（本例ではＮ型）の第１の半導体層、12
は第１の半導体層の第１主面側の表層部の一部に形成さ
れた第２導電型（本例ではＰ型）の第２の半導体層、13
は上記第１の半導体層の第２主面側に形成されたＰ型の
第３の半導体層、14はこの第３の半導体層の第２主面側
の表層部の一部に形成されたＮの第４の半導体層、15お
よび16は前記第２の半導体層の表層部の一部に形成され
たＮ型の第５の半導体層および第６の半導体層である。
31は前記第１の半導体層11の第１主面側で前記第３の半
導体層13の表面および第５の半導体層15の表面に接して
形成された第１電極、32は前記第２の半導体層12の表面
側で前記第４の半導体層14の表面に接して形成された第
２電極、33は前記第１の半導体層11の第１主面側上で前
記第３の半導体層13の表面および第６の半導体層16の表
面に接して形成されたゲート電極用の第３電極である。
なお、41は第１電極31接続された第１出力端子、42は第
２電極32に接続された第２出力端子である。
【００１６】前記光トライアック30において、17、18お
よび19は前記第１の半導体層11の第１主面側の表層部の
一部に互いに独立に形成されたＰ型の第７の半導体層、
第８の半導体層および第９の半導体層、20は上記第７の
半導体層17の表層部の一部に形成されたＮ型の第１０の
半導体層、21は前記第９の半導体層19の表層部の一部に
形成されたＮ型の第１１の半導体層、34は前記第１１の
半導体層21の表面に接して形成された第４電極、35は前
記第８の半導体層18の表面に接して形成された第５電
極、36は前記第１０の半導体層20の表面に接して形成さ
れた第６電極である。なお、前記第１の半導体層11、第
２の半導体層12、第２電極32は上記光トライアックの一
部を構成している。
よび19は前記第１の半導体層11の第１主面側の表層部の
一部に互いに独立に形成されたＰ型の第７の半導体層、
第８の半導体層および第９の半導体層、20は上記第７の
半導体層17の表層部の一部に形成されたＮ型の第１０の
半導体層、21は前記第９の半導体層19の表層部の一部に
形成されたＮ型の第１１の半導体層、34は前記第１１の
半導体層21の表面に接して形成された第４電極、35は前
記第８の半導体層18の表面に接して形成された第５電
極、36は前記第１０の半導体層20の表面に接して形成さ
れた第６電極である。なお、前記第１の半導体層11、第
２の半導体層12、第２電極32は上記光トライアックの一
部を構成している。
【００１７】そして、前記第２電極32と第４電極34とは
電気的に接続されている。この第２電極32と第４電極34
とを電気的に接続するために、前記第１の半導体層11の
第１主面から第２主面に達するＰ型の第１２の半導体層
（素子分離層）22が設けられている。この第１２の半導
体層22の第２主面は前記第２電極32に接しており、上記
第１２の半導体層22の第１主面に接して第７電極37が形
成されており、この第７電極37と前記第４電極34とが例
えばアルミニウム配線44を介して電気的に接続されてい
る。
電気的に接続されている。この第２電極32と第４電極34
とを電気的に接続するために、前記第１の半導体層11の
第１主面から第２主面に達するＰ型の第１２の半導体層
（素子分離層）22が設けられている。この第１２の半導
体層22の第２主面は前記第２電極32に接しており、上記
第１２の半導体層22の第１主面に接して第７電極37が形
成されており、この第７電極37と前記第４電極34とが例
えばアルミニウム配線44を介して電気的に接続されてい
る。
【００１８】また、前記第３電極33と第５電極35と第６
電極36とが電気的に接続されている。この場合、第３電
極33と第６電極36とは、例えばアルミニウム配線45を介
して電気的に接続されており、第５電極35と第６電極36
との間には、後述するように光信号が入力した時に流れ
る電流により電位差が発生するように例えば１０Ω程度
の抵抗Ｒ１がポリシリコン配線などにより形成されてい
る。上記光点弧型トライアック装置を駆動する際、出力
段用のトライアック10の両端電極間に交流電圧を印加
し、光トライアック30に光入力を照射する。
電極36とが電気的に接続されている。この場合、第３電
極33と第６電極36とは、例えばアルミニウム配線45を介
して電気的に接続されており、第５電極35と第６電極36
との間には、後述するように光信号が入力した時に流れ
る電流により電位差が発生するように例えば１０Ω程度
の抵抗Ｒ１がポリシリコン配線などにより形成されてい
る。上記光点弧型トライアック装置を駆動する際、出力
段用のトライアック10の両端電極間に交流電圧を印加
し、光トライアック30に光入力を照射する。
【００１９】光トライアック30は、光入力が照射される
ことにより電流を発生し、この電流を出力段用のトライ
アック10のゲート電極19に供給してそれを直接に駆動制
御することができる。
ことにより電流を発生し、この電流を出力段用のトライ
アック10のゲート電極19に供給してそれを直接に駆動制
御することができる。
【００２０】即ち、図２に示すように、第１電極31の印
加電圧よりも第２電極32の印加電圧が高い時には、Ｐ型
の第３の半導体層13、第７の半導体層17および第８の半
導体層18の周辺のＮ型の第１の半導体層11には空乏層46
が広がっている。この状態の時、Ｐ型の第７の半導体層
17とＮ型の第１の半導体層11との接合部に光入力を照射
することにより、第７の半導体層17の周辺の空乏層46中
に多数の電子・正孔対が発生する。この電子・正孔対は
電界により分離され、正孔は第７の半導体層17中へ、電
子は第１の半導体層11中へ移動する。これにより、第１
０の半導体層20に対して第７の半導体層17の電位が上昇
し、第１０の半導体層20から第７の半導体層17へ電子の
注入が開始する。これにより、第６電極36、第１０の半
導体層20、第７の半導体層17、第１の半導体層11、第２
の半導体層12、第２電極32からなるバーティカル・サイ
リスタがターンオンする。
加電圧よりも第２電極32の印加電圧が高い時には、Ｐ型
の第３の半導体層13、第７の半導体層17および第８の半
導体層18の周辺のＮ型の第１の半導体層11には空乏層46
が広がっている。この状態の時、Ｐ型の第７の半導体層
17とＮ型の第１の半導体層11との接合部に光入力を照射
することにより、第７の半導体層17の周辺の空乏層46中
に多数の電子・正孔対が発生する。この電子・正孔対は
電界により分離され、正孔は第７の半導体層17中へ、電
子は第１の半導体層11中へ移動する。これにより、第１
０の半導体層20に対して第７の半導体層17の電位が上昇
し、第１０の半導体層20から第７の半導体層17へ電子の
注入が開始する。これにより、第６電極36、第１０の半
導体層20、第７の半導体層17、第１の半導体層11、第２
の半導体層12、第２電極32からなるバーティカル・サイ
リスタがターンオンする。
【００２１】従って、第６電極36、第３電極33、第３の
半導体層13の経路で電流ｉt が流れ、この電流ｉt はト
ライアック10の動作モード１（＋）のゲートトリガー電
流となり、トライアック10は動作モード１（＋）（つま
り、第１電極31の電圧よりもゲート電極33の電圧が高
く、第２電極32側から第１電極31側に電流ｉA が流れる
動作モード）でターンオン動作する。
半導体層13の経路で電流ｉt が流れ、この電流ｉt はト
ライアック10の動作モード１（＋）のゲートトリガー電
流となり、トライアック10は動作モード１（＋）（つま
り、第１電極31の電圧よりもゲート電極33の電圧が高
く、第２電極32側から第１電極31側に電流ｉA が流れる
動作モード）でターンオン動作する。
【００２２】これに対して、図３に示すように、第１電
極31の印加電圧よりも第２電極32の印加電圧が低い時に
は、Ｐ型の第９の半導体層19および第１２の半導体層22
の周辺のＮ型の第１の半導体層11には空乏層47が広がっ
ている。この状態の時、Ｐ型の第９の半導体層19とＮ型
の第１の半導体層11との接合部に光入力が照射すること
により、第９の半導体層19の周辺の空乏層47中に多数の
電子・正孔対が発生する。この電子・正孔対は電界によ
り分離され、正孔は第９の半導体層19中へ、電子は第１
の半導体層11中へ移動する。これにより、第１１の半導
体層21に対して第９の半導体層19の電位が上昇し、第１
１の半導体層21から第９の半導体層19へ電子の注入が開
始する。これにより、第４電極34、第１１の半導体層2
1、第９の半導体層19、第１の半導体層11、第８の半導
体層18、第５電極35からなるラテラル・サイリスタがタ
ーンオンする。
極31の印加電圧よりも第２電極32の印加電圧が低い時に
は、Ｐ型の第９の半導体層19および第１２の半導体層22
の周辺のＮ型の第１の半導体層11には空乏層47が広がっ
ている。この状態の時、Ｐ型の第９の半導体層19とＮ型
の第１の半導体層11との接合部に光入力が照射すること
により、第９の半導体層19の周辺の空乏層47中に多数の
電子・正孔対が発生する。この電子・正孔対は電界によ
り分離され、正孔は第９の半導体層19中へ、電子は第１
の半導体層11中へ移動する。これにより、第１１の半導
体層21に対して第９の半導体層19の電位が上昇し、第１
１の半導体層21から第９の半導体層19へ電子の注入が開
始する。これにより、第４電極34、第１１の半導体層2
1、第９の半導体層19、第１の半導体層11、第８の半導
体層18、第５電極35からなるラテラル・サイリスタがタ
ーンオンする。
【００２３】従って、第３電極33、第５電極35、第８の
半導体層18の経路で電流ｉt が流れ、この電流ｉt はト
ライアック10の動作モード３（−）のゲートトリガー電
流となり、トライアック10は動作モード３（−）（つま
り、第１電極31の電圧よりもゲート電極33の電圧が低
く、第１電極31側から第２電極32側に電流ｉA1、ｉA2が
流れる動作モード）でターンオン動作する。
半導体層18の経路で電流ｉt が流れ、この電流ｉt はト
ライアック10の動作モード３（−）のゲートトリガー電
流となり、トライアック10は動作モード３（−）（つま
り、第１電極31の電圧よりもゲート電極33の電圧が低
く、第１電極31側から第２電極32側に電流ｉA1、ｉA2が
流れる動作モード）でターンオン動作する。
【００２４】上記実施例によれば、高電圧、大電流を制
御することが可能な縦型構造を有する出力段用のトライ
アックと、このトライアックのゲート駆動段用の光トラ
イアックとを同一半導体装置内に形成したので、電力制
御用として実用可能な光点弧型トライアック装置を実現
できる。
御することが可能な縦型構造を有する出力段用のトライ
アックと、このトライアックのゲート駆動段用の光トラ
イアックとを同一半導体装置内に形成したので、電力制
御用として実用可能な光点弧型トライアック装置を実現
できる。
【００２５】因みに、図８に示したような従来のラテラ
ル型の光点弧型トライアック装置では、６００Ｖ系の装
置ではチップの単位面積当りの電流密度が０．２Ａ／ｍ
ｍ2 （Ｖｆ＝２．０Ｖの時）しか得られなかった。
ル型の光点弧型トライアック装置では、６００Ｖ系の装
置ではチップの単位面積当りの電流密度が０．２Ａ／ｍ
ｍ2 （Ｖｆ＝２．０Ｖの時）しか得られなかった。
【００２６】これに対して、本実施例の光点弧型トライ
アック装置では、チップの単位面積当りの電流密度が
０．５Ａ／ｍｍ2 （Ｖｆ＝２．０Ｖの時）に向上し、通
常の電気信号トリガー型の縦型トライアックと比較して
も遜色がなくなった。
アック装置では、チップの単位面積当りの電流密度が
０．５Ａ／ｍｍ2 （Ｖｆ＝２．０Ｖの時）に向上し、通
常の電気信号トリガー型の縦型トライアックと比較して
も遜色がなくなった。
【００２７】また、従来のラテラル型の光点弧型トライ
アック装置では、チップの単位面積当りの電流密度を上
げようとすると、Ｎ型エミッタ領域とＰ型エミッタ領域
との対向長を長くとる必要があり、このためには、Ｐ型
の半導体層84、85、86の幅を微細化する必要があった。
アック装置では、チップの単位面積当りの電流密度を上
げようとすると、Ｎ型エミッタ領域とＰ型エミッタ領域
との対向長を長くとる必要があり、このためには、Ｐ型
の半導体層84、85、86の幅を微細化する必要があった。
【００２８】これに対して、本実施例の光点弧型トライ
アック装置では、光トライアック30は、出力段用のトラ
イアック10のゲートトリガー電流を一時的に流すもので
あり、上記したように第７の半導体層17、第８の半導体
層18、第９の半導体層19の幅を極端に微細化する必要は
ない。図４は、本発明の光点弧型トライアック装置の第
２実施例に係る断面構造を示している。
アック装置では、光トライアック30は、出力段用のトラ
イアック10のゲートトリガー電流を一時的に流すもので
あり、上記したように第７の半導体層17、第８の半導体
層18、第９の半導体層19の幅を極端に微細化する必要は
ない。図４は、本発明の光点弧型トライアック装置の第
２実施例に係る断面構造を示している。
【００２９】このトライアック装置は、前記第１実施例
のトライアック装置と比べて、光トライアック50が半ラ
テラル型からラテラル型に変更されている点が異なり、
その他は同じであるので図１中と同一符号を付してい
る。
のトライアック装置と比べて、光トライアック50が半ラ
テラル型からラテラル型に変更されている点が異なり、
その他は同じであるので図１中と同一符号を付してい
る。
【００３０】即ち、このトライアック装置は、図１のト
ライアック装置に対して、さらに、第１の半導体層11の
第１主面側の表層部で第７の半導体層17から所定距離を
おいて形成されたＰ型の第１３の半導体層23と、この第
１３の半導体層23の表面に接して形成された第８電極38
とが付加されており、上記第８電極38は電位差発生用の
抵抗Ｒ２（ポリシリコン配線など）を介して第４電極34
に電気的に接続されている。
ライアック装置に対して、さらに、第１の半導体層11の
第１主面側の表層部で第７の半導体層17から所定距離を
おいて形成されたＰ型の第１３の半導体層23と、この第
１３の半導体層23の表面に接して形成された第８電極38
とが付加されており、上記第８電極38は電位差発生用の
抵抗Ｒ２（ポリシリコン配線など）を介して第４電極34
に電気的に接続されている。
【００３１】このトライアック装置の動作は、第１実施
例のトライアック装置の動作と比べて、光トライアック
50がトライアック10の動作モード１（＋）のゲートトリ
ガー電流を供給する際の動作が異なり、その他は同じで
ある。
例のトライアック装置の動作と比べて、光トライアック
50がトライアック10の動作モード１（＋）のゲートトリ
ガー電流を供給する際の動作が異なり、その他は同じで
ある。
【００３２】即ち、図５に示すように、第１電極11の印
加電圧よりも第２電極12の印加電圧が高い時、Ｐ型の第
７の半導体層17とＮ型の第１の半導体層11との接合部に
光入力が照射することにより、第７の半導体層17の周辺
の空乏層46中に多数の電子・正孔対が発生する。この電
子・正孔対は電界により分離され、正孔は第７の半導体
層17中へ、電子は第１の半導体層11中へ移動する。これ
により、第１０の半導体層20に対して第７の半導体層17
の電位が上昇し、第１０の半導体層20から第７の半導体
層17へ電子の注入が開始する。これにより、第６電極1
6、第１０の半導体層20、第７の半導体層17、第１の半
導体層11、第１３の半導体層23、第８電極38からなるラ
テラル・サイリスタがターンオンする。この時、図２に
示したようなバーティカル・サイリスタはターンオンし
ない。
加電圧よりも第２電極12の印加電圧が高い時、Ｐ型の第
７の半導体層17とＮ型の第１の半導体層11との接合部に
光入力が照射することにより、第７の半導体層17の周辺
の空乏層46中に多数の電子・正孔対が発生する。この電
子・正孔対は電界により分離され、正孔は第７の半導体
層17中へ、電子は第１の半導体層11中へ移動する。これ
により、第１０の半導体層20に対して第７の半導体層17
の電位が上昇し、第１０の半導体層20から第７の半導体
層17へ電子の注入が開始する。これにより、第６電極1
6、第１０の半導体層20、第７の半導体層17、第１の半
導体層11、第１３の半導体層23、第８電極38からなるラ
テラル・サイリスタがターンオンする。この時、図２に
示したようなバーティカル・サイリスタはターンオンし
ない。
【００３３】上記したような第２実施例のトライアック
装置によれば、第１実施例のトライアック装置と同様の
効果が得られるほか、出力段用のトライアック10の動作
モード１（＋）のゲートトリガー電流あるいは動作モー
ド３（−）のゲートトリガー電流をラテラル・サイリス
タが供給するので、出力段用のトライアック10の動作モ
ード１（＋）の光感度と動作モード３（−）の光感度と
をより一致させることができるという利点が得られる。
装置によれば、第１実施例のトライアック装置と同様の
効果が得られるほか、出力段用のトライアック10の動作
モード１（＋）のゲートトリガー電流あるいは動作モー
ド３（−）のゲートトリガー電流をラテラル・サイリス
タが供給するので、出力段用のトライアック10の動作モ
ード１（＋）の光感度と動作モード３（−）の光感度と
をより一致させることができるという利点が得られる。
【００３４】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、高電
圧、大電流を制御することが可能な縦型構造を有する出
力段用のトライアックおよびそのゲート駆動段用の光ト
ライアックを同一半導体装置内に形成したので、電力制
御用として実用可能な光点弧型トライアック装置および
その駆動方法を実現できる。
圧、大電流を制御することが可能な縦型構造を有する出
力段用のトライアックおよびそのゲート駆動段用の光ト
ライアックを同一半導体装置内に形成したので、電力制
御用として実用可能な光点弧型トライアック装置および
その駆動方法を実現できる。
【図１】本発明の光点弧型トライアック装置の第１実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図２】図１のトライアック装置内の出力段用のトライ
アックの動作モード１（＋）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
アックの動作モード１（＋）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
【図３】図１のトライアック装置内の出力段用のトライ
アックの動作モード３（−）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
アックの動作モード３（−）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
【図４】本発明の光点弧型トライアック装置の第２実施
例を示す断面図。
例を示す断面図。
【図５】図４のトライアック装置内の出力段用のトライ
アックの動作モード１（＋）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
アックの動作モード１（＋）における空乏層および電流
経路を示す断面図。
【図６】従来の縦型構造のトライアックを示す断面図。
【図７】図６のトライアックのシンボルを示す回路図。
【図８】従来の光点弧型トライアック装置を示す断面
図。
図。
10…出力段用のトライアック、11…第１の半導体層、12
…第２の半導体層、13…第３の半導体層、14…第４の半
導体層、15…第５の半導体層、16…第６の半導体層、17
…第７の半導体層、18…第８の半導体層、19…第９の半
導体層、20…第１０の半導体層、21…第１１の半導体
層、22…第１２の半導体層（素子分離層）、23…第１２
の半導体層、30、50…ゲート駆動段用の光トライアッ
ク、31…第１電極、32…第２電極、33…第３電極（ゲー
ト電極）、34…第４電極、35…第５電極、36…第６電
極、37…第７電極、38…第８電極、41…第１出力端子、
42…第２出力端子、44、45…アルミニウム配線、46、47
…空乏層。
…第２の半導体層、13…第３の半導体層、14…第４の半
導体層、15…第５の半導体層、16…第６の半導体層、17
…第７の半導体層、18…第８の半導体層、19…第９の半
導体層、20…第１０の半導体層、21…第１１の半導体
層、22…第１２の半導体層（素子分離層）、23…第１２
の半導体層、30、50…ゲート駆動段用の光トライアッ
ク、31…第１電極、32…第２電極、33…第３電極（ゲー
ト電極）、34…第４電極、35…第５電極、36…第６電
極、37…第７電極、38…第８電極、41…第１出力端子、
42…第２出力端子、44、45…アルミニウム配線、46、47
…空乏層。
Claims (6)
- 【請求項１】 同一半導体装置内に、縦型構造を有する
出力段用のトライアックと、光入力が照射されることに
より電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライア
ックのゲート電極に供給する光トライアックとが形成さ
れていることを特徴とする光点弧型トライアック装置。 - 【請求項２】 第１導電型の第１の半導体層と、 この第１の半導体層の第１主面側の表層部の一部に形成
された第２導電型の第２の半導体層と、 上記第１の半導体層の第２主面側に形成された第２導電
型の第３の半導体層と、 この第３の半導体層の第２主面側の表層部の一部に形成
された第１導電型の第４の半導体層と、 前記第２の半導体層の表層部の一部に形成された第１導
電型の第５の半導体層および第６の半導体層と、 前記第１の半導体層の第１主面側の表層部の一部に互い
に独立に形成された第２導電型の第７の半導体層および
第８の半導体層および第９の半導体層と、 上記第７の半導体層の表層部の一部に形成された第１導
電型の第１０の半導体層と、 前記第９の半導体層の表層部の一部に形成された第１導
電型の第１１の半導体層と、 前記第１の半導体層の第１主面側で前記第２の半導体層
の表面および第５の半導体層の表面に接して形成された
第１電極と、 前記第３の半導体層の表面側で前記第４の半導体層の表
面と前記第３の半導体層とに接して形成された第２電極
と、 前記第１の半導体層の第１主面側上で前記第２の半導体
層の表面および第６の半導体層の表面に接して形成され
たゲート電極用の第３電極と、 前記第１１の半導体層の表面に接して形成された第４電
極と、 前記第８の半導体層の表面に接して形成された第５電極
と、 前記第１０の半導体層の表面に接して形成された第６電
極とを具備し、 前記第２電極と第４電極とが電気的に接続され、前記第
３電極と第５電極と第６電極とが電気的に接続されてい
ることを特徴とする光点弧型トライアック装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の光点弧型トライアック装
置において、 前記第２電極と第４電極とを電気的に接続するために、
前記第１の半導体層の第１主面から第２主面に達する第
２導電型の第１２の半導体層を有し、この第１２の半導
体層の第２主面は前記第２電極に接しており、上記第１
２の半導体層の第１主面に接して第７電極が形成されて
おり、この第７電極と前記第４電極とが電気的に接続さ
れていることを特徴とする光点弧型トライアック装置。 - 【請求項４】 請求項２または３記載の光点弧型トライ
アック装置において、前記第１の半導体層の第１主面側
の表層部で前記第７の半導体層から所定距離をおいて形
成された第２導電型の第１３の半導体層と、 この第１３の半導体層の表面に接して形成された第８電
極とをさらに具備し、 上記第８電極は前記第４電極に電気的に接続されている
ことを特徴とする光点弧型トライアック装置。 - 【請求項５】 同一半導体装置内に、縦型構造を有する
出力段用のトライアックと、光入力が照射されることに
より電流を発生し、この電流を上記出力段用のトライア
ックのゲートに供給する光トライアックとが形成されて
いる光点弧型トライアック装置を駆動する際、 上記出力段用のトライアックの両端電極間に交流電圧を
印加し、上記光トライアックに光入力を照射することを
特徴とする光点弧型トライアック装置の駆動方法。 - 【請求項６】 第１導電型の第１の半導体層と、この第
１の半導体層の第１主面側の表層部の一部に形成された
第２導電型の第２の半導体層と、上記第１の半導体層の
第２主面側に形成された第２導電型の第３の半導体層
と、この第３の半導体層の第２主面側の表層部の一部に
形成された第１導電型の第４の半導体層と、前記第２の
半導体層の表層部の一部に形成された第１導電型の第５
の半導体層および第６の半導体層と、前記第１の半導体
層の第１主面側の表層部の一部に互いに独立に形成され
た第２導電型の第７の半導体層および第８の半導体層お
よび第９の半導体層と、上記第７の半導体層の表層部の
一部に形成された第１導電型の第１０の半導体層と、前
記第９の半導体層の表層部の一部に形成された第１導電
型の第１１の半導体層と、前記第１の半導体層の第１主
面側で前記第２の半導体層の表面および第５の半導体層
の表面に接して形成された第１電極と、前記第３の半導
体層の表面側で前記第４の半導体層の表面に接して形成
された第２電極と、前記第１の半導体層の第１主面側上
で前記第２の半導体層の表面および第６の半導体層の表
面に接して形成されたゲート電極用の第３電極と、前記
第１１の半導体層の表面に接して形成された第４電極
と、前記第８の半導体層の表面に接して形成された第５
電極と、前記第１０の半導体層の表面に接して形成され
た第６電極とを具備し、前記第２電極と第４電極とが電
気的に接続され、前記第３電極と第５電極と第６電極と
が電気的に接続されている光点弧型トライアック装置を
駆動する際、 前記第１電極・第２電極間に交流電圧を印加し、前記第
７の半導体層と第１の半導体層との接合部および前記第
９の半導体層と第１の半導体層との接合部に光入力を照
射することを特徴とする光点弧型トライアック装置の駆
動方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178157A JPH0621438A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光点弧型トライアック装置およびその駆動方法 |
| KR1019930012348A KR970005950B1 (ko) | 1992-07-06 | 1993-07-02 | 광점호형 트라이액장치 및 그 구동방법 |
| US08/086,300 US5345094A (en) | 1992-07-06 | 1993-07-06 | Light triggered triac device and method of driving the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178157A JPH0621438A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光点弧型トライアック装置およびその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621438A true JPH0621438A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=16043631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4178157A Pending JPH0621438A (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 光点弧型トライアック装置およびその駆動方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5345094A (ja) |
| JP (1) | JPH0621438A (ja) |
| KR (1) | KR970005950B1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480056B1 (en) * | 1997-06-09 | 2002-11-12 | Sgs-Thomson Microelectronics S.A. | Network of triacs with gates referenced with respect to a common opposite face electrode |
| FR2750536B1 (fr) * | 1996-06-28 | 1998-12-18 | Sgs Thomson Microelectronics | Reseau de triacs a gachettes referencees par rapport a une electrode commune de face opposee |
| FR2819102B1 (fr) | 2000-12-29 | 2003-04-04 | St Microelectronics Sa | Commutateur electronique bidirectionnel bistable a commande par impulsions |
| DE10342129A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-04-07 | Robert Bosch Gmbh | Ladegerät zum Aufladen einer Batterie und Verfahren zu seinem Betrieb |
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