JPH07122729A - Photothyristor - Google Patents

Photothyristor

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Publication number
JPH07122729A
JPH07122729A JP5266497A JP26649793A JPH07122729A JP H07122729 A JPH07122729 A JP H07122729A JP 5266497 A JP5266497 A JP 5266497A JP 26649793 A JP26649793 A JP 26649793A JP H07122729 A JPH07122729 A JP H07122729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thyristor
phototransistor
current
photothyristor
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP5266497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideshi Tamai
秀史 玉井
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH07122729A publication Critical patent/JPH07122729A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the light receiving sensitivity of a photothyristor without increasing the self-ignition by a leak current at high-temperature time and chip area of the thyristor. CONSTITUTION:Phototransistor sections are provided in two of the three N<->-type layers 13, 15, and 18 divided by a dielectric body 19 and a two-way thyristor section is provided in the remaining one of the three layers. The emitter terminals of the phototransistors are respectively connected to the gate terminals of thyristors and collector terminals of the phototransistors are connected to the anodes of the thyristors.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光半導体素子に関し、特
にフォトサイリスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to a photothyristor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の横型フォトサイリスタチッ
プの横断面図を示し、図4は、この等価回路を示してい
る。図4に示すように、PNPトランジスタ21、NP
Nトランジスタ22および感度調整用の抵抗RGK10が
結線され、1つのサイリスタを構成し、これと同じ構成
(NPNトランジスタ24、PNPトランジスタ23お
よび感度調整用の抵抗RGK5)のもう1つのサイリスタ
が逆方向に並列に接続されたものである。チップ上の構
成は図3に示すようにN+ 層7、P層8およびN - サブ
ストレート3により図4に示すNPNトランジスタ22
を構成し、またP層8、N- 層3およびP層4により図
4に示すPNPトランジスタ21が構成され、1つのサ
イリスタを構成しており、ここでP層2とN- 層3によ
り成るP−N接合がフォトダイオードとして機能する。
逆接続されるもう1つのサイリスタも同様の構成であ
る。さらに、RGK5,10およびチャネルストッパー部
28を備えた構造となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional horizontal photothyristor chip.
Figure 4 shows a cross-sectional view of the
It As shown in FIG. 4, the PNP transistor 21, NP
N-transistor 22 and resistor R for sensitivity adjustmentGK10 is
Wired to form one thyristor, the same structure as this
(NPN transistor 24, PNP transistor 23
And resistance R for sensitivity adjustmentGK5) Another thyristor
Are connected in parallel in the opposite direction. Structure on chip
The result is N as shown in FIG.+ Layer 7, P layer 8 and N - sub
The NPN transistor 22 shown in FIG.
And P layer 8 and N- Figure with layer 3 and P layer 4
The PNP transistor 21 shown in FIG.
It constitutes an iristor, where P layer 2 and N- By layer 3
The P-N junction thus formed functions as a photodiode.
The other reversely connected thyristor has the same structure.
It Furthermore, RGK5, 10 and channel stopper
It has a structure including 28.

【0003】次に、動作について説明する。図4におい
て、電極6がプラス、電極11がマイナスにバイアスさ
れたとき、入射光12によりフォトダイオード29に電
流を生じ、RGK10へ流入するが、ある一定値を越える
とNPNトランジスタ22のベースへ流入する。NPN
トランジスタ22のコレクタ電流はPNPトランジスタ
21のベース電流を引っ張り出すため、PNPトランジ
スタ21のコレクタ電流が生じ、これがNPNトランジ
スタ22のベースへ流入するという正帰還状態となり、
素子がオンする。このときPNPトランジスタ23およ
びNPNトランジスタ24は逆方向阻止状態であり機能
しない。逆方向にバイアスされたときも同様な動作であ
る。
Next, the operation will be described. In FIG. 4, when the electrode 6 is biased positive and the electrode 11 is biased negative, a current is generated in the photodiode 29 by the incident light 12 and flows into the R GK 10. However, when a certain value is exceeded, the base of the NPN transistor 22 is exceeded. Flow into. NPN
Since the collector current of the transistor 22 pulls out the base current of the PNP transistor 21, a collector current of the PNP transistor 21 is generated, and this flows into the base of the NPN transistor 22, resulting in a positive feedback state.
The element turns on. At this time, the PNP transistor 23 and the NPN transistor 24 are in the reverse blocking state and do not function. The same operation is performed when biased in the reverse direction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この従来の横型双方向
フォトサイリスタにおいて、受光感度を上げるためにR
GKを高くする(以降、対策1)、NPNトランジスタ2
2または25の電流増幅率を上げる(以降、対策2)、
またはフォトダイオード29また30の面積を広げる等
の対策をとるのが一般的であったが、対策1に対しては
高温時のリーク電流増大に対する誤点弧の問題、対策2
に対しては電流増幅率は1以下でなければサイリスタ動
作できないという制約、対策3に対してはチップ面積が
増大する(2倍の受光感度が必要ならばチップ面積は
1.2倍程度)にコスト高となる、またはチップ面積増
大に対応して入射光を広くする必要がある等の問題があ
った。
This conventional horizontal bidirectional
In the photothyristor, R to increase the light receiving sensitivity
GKHigher (hereinafter, measure 1), NPN transistor 2
Increase the current amplification factor of 2 or 25 (hereafter, Measure 2),
Or increase the area of the photodiode 29 or 30
It was common to take the measures of
The problem of false ignition against the increase of leakage current at high temperature, countermeasure 2
If the current amplification factor is less than 1, thyristor operation
The chip area is smaller than the restriction 3
Increase (if double the photosensitivity is required, the chip area is
1.2 times higher) or increase in chip area
There is a problem that it is necessary to widen the incident light corresponding to
It was.

【0005】本発明の目的は、RGKの値を上げることな
く、またチップ面積の大幅な増大なしに受光感度を向上
させることが可能なフォトサイリスタを提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a photothyristor capable of improving the light receiving sensitivity without increasing the value of R GK and without significantly increasing the chip area.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のフォトサイリス
タは、入射光を受光および増幅し、サイリスタのゲート
へ電流を供給するフォトトランジスタを備えている。
The photothyristor of the present invention comprises a phototransistor that receives and amplifies incident light and supplies a current to the gate of the thyristor.

【0007】また、サイリスタ部とフォトトランジスタ
を同一チップ上に構成するために、これらは誘電体によ
って分離された各々のN- エピ内に構成される構造とな
っている。
Further, in order to form the thyristor section and the phototransistor on the same chip, these are constructed in each N - epi separated by the dielectric.

【0008】[0008]

【作用】フォトトランジスタに光起電流が発生すると、
FE倍された電流がサイリスタのゲートへ流れるため、
GKの値を上げずに、またチップ面積のわずかな増加で
受光感度がフォトトランジスタのhFE倍程度に向上す
る。
[Operation] When a photocurrent is generated in the phototransistor,
Since the current multiplied by h FE flows to the gate of the thyristor,
The photosensitivity is improved to about h FE times that of the phototransistor without increasing the value of R GK and with a slight increase in the chip area.

【0009】[0009]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0010】図1は双方向フォトサイリスタに本発明を
適用した場合のチップ横断面図で、図2は等価回路図を
示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a chip when the present invention is applied to a bidirectional photothyristor, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram.

【0011】等価回路としては図2に示すようにNPN
トランジスタ22,24、PNPトランジスタ21,2
3およびRGK5,10により双方向サイリスタが構成さ
れており、本双方向サイリスタのゲート端子27,2
7′に、それぞれフォトトランジスタ25,26を接続
した回路構成となっている。チップ断面構造は図1に示
すもので、誘導体19によって3つのN- 層3,15,
18に分離された深さ数十μm、比抵抗100Ω・cm
程度のタブ内にP層13とN+ 14により構成された第
1のフォトトランジスタ部、P層16とN+層17によ
り構成された第2のフォトトランジスタ部およびP層
2,4,5,8,9,10とN+ 層1,7より構成され
た双方向サイリスタ部が各々配置されたチップ断面で、
チップ表面の配線によって図2のように結線された構造
となっており、チップサイズは1〜2mm角程度であ
る。また、P層、N層形成時のドーパントはボロン、リ
ン等である。
As an equivalent circuit, as shown in FIG.
Transistors 22, 24, PNP transistors 21, 2
3 and R GK 5,10 constitute a bidirectional thyristor, and the gate terminals 27,2 of this bidirectional thyristor are
7'has a circuit configuration in which phototransistors 25 and 26 are respectively connected. The cross-sectional structure of the chip is shown in FIG. 1, and three N layers 3, 15,
Depth of tens of μm separated into 18, specific resistance of 100 Ω · cm
Within a certain tab, a first phototransistor section composed of P layer 13 and N + 14, a second phototransistor section composed of P layer 16 and N + layer 17, and P layers 2, 4, 5, In the chip cross section in which the bidirectional thyristor portions composed of 8, 9, 10 and N + layers 1, 7 are arranged,
The structure is such that the wiring on the surface of the chip is connected as shown in FIG. 2, and the chip size is about 1 to 2 mm square. In addition, the dopant at the time of forming the P layer and the N layer is boron, phosphorus, or the like.

【0012】次に、動作について図2を用いて説明す
る。
Next, the operation will be described with reference to FIG.

【0013】電極6がプラス、電極11がマイナスにバ
イアスされたときに入射光12によりフォトトランジス
タ25に光起電流が発生し、hFE倍された電流がゲート
端子27へ流入する。この電流の一部はRGK10を通っ
て電極11へ流れるが、一部はNPNトランジスタ22
へ流入する。このため、NPNトランジスタ22のコレ
クタ電流が流れ、PNPトランジスタ21のベースに電
子を注入することで、PNPトランジスタ21のコレク
タ電流が生じ、PNPトランジスタ22のベースへ正孔
を注入することで正帰還状態となりPNPトランジスタ
21とNPNトランジスタ22の電流増幅率の和が1に
達したときにオン状態を持続する。ここで入射光12が
オフしたとき、フォトトランジスタ25により発生しゲ
ート端子27へ流入していた電流がなくなるが、PNP
トランジスタ21とNPNトランジスタ22は既に正帰
還状態になっており、PNPトランジスタ21でコレク
タ側とベース側に流れる電流の比が変わるだけで素子は
オンを持続できるためサイリスタ動作が可能である。こ
のときPNPトランジスタ23、NPNトランジスタ2
4およびフォトトランジスタ26は逆阻止状態であり、
機能しない。逆に、電極6がマイナスに、電極11がプ
ラスにバイアスされたときも同様にサイリスタ動作が行
なえる。
When the electrode 6 is biased positive and the electrode 11 is biased negative, a photocurrent is generated in the phototransistor 25 by the incident light 12, and a current multiplied by h FE flows into the gate terminal 27. Part of this current flows through R GK 10 to electrode 11, but part of this current flows through NPN transistor 22.
Flow into. Therefore, the collector current of the NPN transistor 22 flows, and electrons are injected into the base of the PNP transistor 21 to generate a collector current of the PNP transistor 21, and holes are injected into the base of the PNP transistor 22 to cause a positive feedback state. When the sum of the current amplification factors of the PNP transistor 21 and the NPN transistor 22 reaches 1, the ON state is maintained. Here, when the incident light 12 is turned off, the current generated by the phototransistor 25 and flowing into the gate terminal 27 disappears.
The transistor 21 and the NPN transistor 22 are already in the positive feedback state, and the thyristor operation is possible because the element can be kept on only by changing the ratio of the current flowing to the collector side and the base side in the PNP transistor 21. At this time, the PNP transistor 23 and the NPN transistor 2
4 and the phototransistor 26 are in the reverse blocking state,
It doesn't work. Conversely, when the electrode 6 is negatively biased and the electrode 11 is positively biased, the thyristor operation can be similarly performed.

【0014】ここで、サイリスタ部とフォトトランジス
タ部で同一のN- 層内に形成すると本動作が機能不可と
なるので、同一チップ内に構成するために誘導体分離法
等により分離して構成する。
Here, if the thyristor section and the phototransistor section are formed in the same N layer, this operation becomes inoperable. Therefore, they are separated by the derivative separation method or the like to be formed in the same chip.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、入射光を
受光および増幅し、サイリスタのゲート部へ電流を供給
するフォトトランジスタを備えることにより、RGKの値
を上げず、またチップ面積は2割程度の増加で受光感度
をフォトトランジスタのhFE倍(通常数百〜数千程度)
に向上させることが可能であり、RGKの値を変更しない
ため高温時のリーク電流による自己点弧レベルも同等と
することが可能である。
As described above, the present invention includes the phototransistor that receives and amplifies incident light and supplies a current to the gate portion of the thyristor, so that the value of R GK is not increased and the chip area is reduced. 20% increase in photosensitivity to h FE times that of phototransistors (usually several hundred to several thousand)
Since the value of R GK is not changed, the self-ignition level due to the leak current at high temperature can be made equal.

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

【図1】本発明の一実施例のチップ横断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a chip according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】従来例のチップ横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional chip.

【図4】従来例の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,7,14,17 N+ 層 2,4,8,9,13,16 P層 3,15,18 N- 層 5,10 RGK 6,11 電極 12 入射光 19 誘電体 21,23 PNPトランジスタ 22,24 NPNトランジスタ 25,26 フォトトランジスタ 27,27’ ゲート端子 28 チャンネルストッパー部 29,30 フォトダイオード1,7,14,17 N + layer 2,4,8,9,13,16 P layer 3,15,18 N - layer 5,10 R GK 6,11 Electrode 12 Incident light 19 Dielectric 21,23 PNP Transistor 22,24 NPN transistor 25,26 Phototransistor 27,27 'Gate terminal 28 Channel stopper part 29,30 Photodiode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトサイリスタにおいて、入射光を受
光および増幅し、サイリスタのゲート部へ電流を供給す
るフォトトランジスタを備えることを特徴とするフォト
サイリスタ。
1. A photothyristor comprising a phototransistor which receives and amplifies incident light and supplies a current to a gate portion of the thyristor.
【請求項2】 素子が誘電体分離方法によって、単一の
チップ上に形成されている請求項1記載のフォトサイリ
スタ。
2. The photothyristor according to claim 1, wherein the elements are formed on a single chip by a dielectric isolation method.
JP5266497A 1993-10-25 1993-10-25 Photothyristor Pending JPH07122729A (en)

Priority Applications (1)

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JP5266497A JPH07122729A (en) 1993-10-25 1993-10-25 Photothyristor

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JP5266497A JPH07122729A (en) 1993-10-25 1993-10-25 Photothyristor

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ID=17431750

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JP5266497A Pending JPH07122729A (en) 1993-10-25 1993-10-25 Photothyristor

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Citations (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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