JPH0758777B2 - Gate turn-off thyristor - Google Patents

Gate turn-off thyristor

Info

Publication number
JPH0758777B2
JPH0758777B2 JP1083939A JP8393989A JPH0758777B2 JP H0758777 B2 JPH0758777 B2 JP H0758777B2 JP 1083939 A JP1083939 A JP 1083939A JP 8393989 A JP8393989 A JP 8393989A JP H0758777 B2 JPH0758777 B2 JP H0758777B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate turn
thyristors
thyristor
emitter
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1083939A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02263470A (en
Inventor
恒吾 小田井
修六 桜田
俊行 大関
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP1083939A priority Critical patent/JPH0758777B2/en
Priority to EP90106348A priority patent/EP0391337B1/en
Priority to DE1990632766 priority patent/DE69032766T2/en
Publication of JPH02263470A publication Critical patent/JPH02263470A/en
Publication of JPH0758777B2 publication Critical patent/JPH0758777B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [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(以下、GTOサ
イリスタという)に係り、特に、大電流を強制するため
に用いて好適な素子接合構造を備えたGTOサイリスタに
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as “GTO thyristor”), and in particular, it has an element junction structure suitable for forcing a large current. Regarding GTO thyristors.

[従来の技術] 大容量化されたGTOサイリスタは、一般に、大口径ペレ
ツト内に単位サイリスタを多数配置し、これら単位サイ
リスタを並列接続して構成されている。
[Prior Art] Generally, a large capacity GTO thyristor is configured by arranging a large number of unit thyristors in a large diameter pellet and connecting these unit thyristors in parallel.

第3図は従来技術によるこの種GTOサイリスタの上面
図、第4図は第3図におけるI−I断面図である。第3
図,第4図において、1はペレツト、2は単位GTOサイ
リスタ、4はアノード電極、5はカソード電極、6はゲ
ート電極、7はゲート・カソード間絶縁膜、11は第1エ
ミツタ層、12は第1ベース層、13は第2ベース層、14は
第2エミツタ層、15はバツフア層、16はエミツタ短絡領
域、16′は素子分離用エミツタ短絡領域である。
FIG. 3 is a top view of this type of GTO thyristor according to the prior art, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line I--I in FIG. Third
In FIGS. 4 and 1, 1 is a pellet, 2 is a unit GTO thyristor, 4 is an anode electrode, 5 is a cathode electrode, 6 is a gate electrode, 7 is a gate-cathode insulating film, 11 is a first emitter layer, and 12 is The first base layer, 13 is the second base layer, 14 is the second emitter layer, 15 is the buffer layer, 16 is the emitter short-circuit region, and 16 'is the element isolation emitter short-circuit region.

第3図,第4図に示す従来技術による大容量のGTOサイ
リスタは、円板形状で大口径化された半導体基体である
ペレツト1内に、いわゆる単位GTOサイリスタ2を放射
状に並列配置した多重リング構造を備えて構成されてい
る。また、各単位サイリスタ2は、p型の第1エミツタ
層11、n型の第1ベース層12、p型の第2ベース層13及
びn型の第2エミツタ層14を備えた基本構造を備え、半
導体基体の高耐圧化を図るために、前記第1ベース層12
と第1エミツタ層11との間に、第1ベース層12と同一の
導電型半導体、すなわち、この場合n型の半導体から成
る高不純物濃度のバツフア層15を設けて、第1ベース層
12の厚みを薄くした、いわゆるpnipn接合構造を備えて
いる。
A large-capacity GTO thyristor according to the prior art shown in FIGS. 3 and 4 is a multiple ring in which so-called unit GTO thyristors 2 are radially arranged in parallel in a pellet 1 which is a disk-shaped semiconductor substrate having a large diameter. It has a structure. Each unit thyristor 2 has a basic structure including a p-type first emitter layer 11, an n-type first base layer 12, a p-type second base layer 13 and an n-type second emitter layer 14. In order to increase the breakdown voltage of the semiconductor substrate, the first base layer 12
And a first emitter layer 11 are provided with a high impurity concentration buffer layer 15 made of the same conductive semiconductor as the first base layer 12, that is, an n-type semiconductor in this case.
It has a so-called pnipn junction structure with a reduced thickness of 12.

さらに、図示従来技術によるGTOサイリスタは、前記第
1ベース層12及びこれに隣接するバツフア層15をこれら
と同一の導電体から成る高濃度不純物層を介して、前記
エミツタ層11と同様にアノード電極4に低抵抗接触させ
るエミツタ短絡領域16を、カソード電極5の投影部に備
え、さらに、ペレツト1の中心部及び周縁部に素子分離
用のエミツタ短絡領域16′を備えて構成されている。
Further, in the GTO thyristor according to the illustrated prior art, the first base layer 12 and the buffer layer 15 adjacent to the first base layer 12 are connected to the anode electrode similarly to the emitter layer 11 via a high-concentration impurity layer made of the same conductor. 4 is provided with an emitter short-circuit region 16 for making a low resistance contact with the cathode 4 in the projected portion of the cathode electrode 5, and further, an emitter short-circuit region 16 'for element isolation is provided in the central portion and the peripheral portion of the pellet 1.

なお、前述のような構造を有するGTOサイリスタに関す
る従来技術として、例えば、電気通信学会資料 EDD−8
7−65/SPC−87−49(1987)PP27−35、EDD−88−57/SPC
−88−55(1988)PP77−84及び特開昭55−39619号公報
等に記載された技術が知られている。
Note that, as a conventional technique related to the GTO thyristor having the above-described structure, for example, the Institute of Electrical Communication Material EDD-8
7-65 / SPC-87-49 (1987) PP27-35, EDD-88-57 / SPC
The techniques described in -88-55 (1988) PP77-84 and JP-A-55-39619 are known.

[発明が解決しようとする課題] 前記従来技術によるpnipn接合構造にエミツタ短絡領域
を形成したGTOサイリスタは、第4図に示したように、
エミツタ短絡領域16が第2エミツタ層14の投影部に少な
くとも1ケ所形成されて構成されている。この構造は、
GTOサイリスタを単体として切り離して使用する場合に
好適なものであつて、前記従来技術は、大容量化のた
め、多数の単位GTOサイリスタ2を並列に形成する場合
にも、各単位GTOサイリスタ2が同一の構造となるよう
に形成されていた。
[Problems to be Solved by the Invention] A GTO thyristor in which an emitter short circuit region is formed in a pnipn junction structure according to the prior art described above is as shown in FIG.
At least one emitter short-circuit region 16 is formed in the projected portion of the second emitter layer 14 and configured. This structure is
This is suitable when the GTO thyristor is used separately as a single unit, and in the above-mentioned conventional technique, each unit GTO thyristor 2 is formed even if a large number of unit GTO thyristors 2 are formed in parallel in order to increase the capacity. They were formed to have the same structure.

しかし、このような従来技術は、前記バツフア層15が高
濃度不純物層により形成されて低抵抗となつているの
で、このバツフア層15内の短絡抵抗RSOが、小さくなり
過ぎてしまい、素子をターンオンする場合のゲートトリ
ガ電流が大きくなる。このため、従来技術によるGTOサ
イリスタは、ゲートトリガ電流を大きくしないと、素子
をターンオンさせるための短絡抵抗による電位ドロツプ
を生じさせることができなくなり、場合によつては、GT
Oサイリスタをターンオンできなかつたり、一部の単位G
TOサイリスタのみがターンオンして、単位GTOサイリス
タを破壊してしまう場合が生じるという問題点を有して
いる。
However, in such a conventional technique, since the buffer layer 15 is formed of a high-concentration impurity layer and has low resistance, the short-circuit resistance R SO in the buffer layer 15 becomes too small, and the element is reduced. The gate trigger current when turning on becomes large. For this reason, the GTO thyristor according to the related art cannot generate the potential drop due to the short-circuit resistance for turning on the element unless the gate trigger current is increased.
O It is impossible to turn on the thyristor, and some units G
There is a problem that only the TO thyristor is turned on and the unit GTO thyristor may be destroyed.

すなわち、ゲート電極6を介してp型の第2ベース層13
に入力されたゲートトリガ電流は、n型の第2エミツタ
層14からカソード電極5に流れる。このとき、n型の第
2のエミツタ層14から注入される電子電流は、n型の第
1ベース層12とp型の第2のベース層13との間のJ2接合
によるコレクタ接合を通してコレクタ電流として、n型
の第1ベース層及びn型のバツフア層15を介してエミツ
タ短絡領域16へ流れ込む。この電流は、エミツタ短絡領
域16に流れ、p型の第1エミツタ層11にはほとんど流れ
ないため、素子をターンオンするときのゲートトリガ電
流が大きくなり、著しい場合には、素子が点孤できなく
なる。
That is, the p-type second base layer 13 is formed via the gate electrode 6.
The gate trigger current input to the cathode current flows from the n-type second emitter layer 14 to the cathode electrode 5. At this time, the electron current injected from the n-type second emitter layer 14 is collected through the collector junction by the J 2 junction between the n-type first base layer 12 and the p-type second base layer 13. The current flows into the emitter short-circuit region 16 through the n-type first base layer and the n-type buffer layer 15. Since this current flows in the emitter short-circuit region 16 and hardly flows in the p-type first emitter layer 11, the gate trigger current at the time of turning on the device becomes large, and when it is remarkable, the device cannot be fired. .

一方、GTOサイリスタがターンオフ動作をする場合に
は、オフゲート電流の入力により、ベース層に蓄積され
ていた残留キヤリアを速やかに外部へ排出させなければ
ならず、エミツタ短絡層を形成しておくことが不可欠で
ある。
On the other hand, when the GTO thyristor is turned off, the residual carrier accumulated in the base layer must be promptly discharged to the outside by the input of the off-gate current, and the emitter short-circuit layer can be formed in advance. It is essential.

本発明の目的は、pnipn接合構造を有し、単位GTOサイリ
スタが多重リング状に並列配置されている大容量GTOサ
イリスタのゲートトリガ特性を改善し、比較的小さなゲ
ートトリガ電流で、素子を安全にかつ確実にターンオン
することのできるエミツタ短絡領域を有するGTOサイリ
スタを提供することにある。
An object of the present invention is to improve the gate trigger characteristic of a large capacity GTO thyristor having a pnipn junction structure and unit GTO thyristors arranged in parallel in a multiple ring shape, and to make the device safe with a relatively small gate trigger current. Another object of the present invention is to provide a GTO thyristor having an emitter short circuit area that can be reliably turned on.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば、前記目的は、pnipn構造を備え、か
つ、エミッタ短絡領域を備える複数の単位ゲートターン
オフサイリスタが、半導体基体内に並列に配置されたゲ
ートターンオフサイリスタにおいて、前記半導体基体
は、円板形状であり、前記複数の単位ゲートターンオフ
サイリスタが、前記半導体基体の中心を中心とした同心
円状に、複数のリング状となるように配置され、前記エ
ミッタ短絡領域が、前記リング状に配列される単位ゲー
トターンオフサイリスタ間に、単位ゲートターンオフサ
イリスタ間の幅より狭い幅をもって、前記単位ゲートタ
ーンオフサイリスタを構成するカソード側エミッタ層の
長手方向に沿って放射状に備えられ、単位ゲートターン
オフサイリスタが配列されるリング間及びカソード電極
側のエミッタ層の投影部には備えられないことにより達
成される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, the object is to provide a gate turn-off in which a plurality of unit gate turn-off thyristors having a pnipn structure and having an emitter short-circuit region are arranged in parallel in a semiconductor substrate. In the thyristor, the semiconductor substrate has a disk shape, and the plurality of unit gate turn-off thyristors are arranged concentrically around the center of the semiconductor substrate so as to have a plurality of ring shapes, and the emitter short circuit is performed. Regions are provided radially between the unit gate turn-off thyristors arranged in the ring shape and having a width narrower than the width between the unit gate turn-off thyristors and along the longitudinal direction of the cathode side emitter layer forming the unit gate turn-off thyristors. Between the rings where the unit gate turn-off thyristors are arranged and The projection of the emitter layer of the electrode side is achieved by not provided.

また、前記目的は、pnipn構造を備え、かつ、エミッタ
短絡領域を備える複数の単位ゲートターンオフサイリス
タが、半導体基体内に並列に配置されたゲートターンオ
フサイリスタにおいて、前記半導体基体が、円板形状で
あり、前記複数の単位ゲートターンオフサイリスタが、
前記半導体基体の中心を中心とした同心円状に、複数の
リング状となるように配置され、前記エミッタ短絡領域
が、前記複数の単位ゲートターンオフサイリスタが配列
されるリング間の単位ゲートターンオフサイリスタ間
に、リング間の幅より狭い幅でリング状に備えられると
共に、リング状に配列される単位ゲートターンオフサイ
リスタ間に、単位ゲートターンオフサイリスタ間の幅よ
り狭い幅をもって、前記単位ゲートターンオフサイリス
タを構成するカソード側エミッタ層の長手方向に沿って
放射状に備えられ、単位ゲートターンオフサイリスタの
カソード電極側のエミッタ層の投影部には備えられない
ことにより達成される。
Further, the object is a gate turn-off thyristor having a pnipn structure and a plurality of unit gate turn-off thyristors having emitter short-circuit regions arranged in parallel in the semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate has a disk shape. , The plurality of unit gate turn-off thyristors,
Concentric circles centered on the center of the semiconductor substrate are arranged so as to form a plurality of rings, and the emitter short-circuit region is provided between unit gate turn-off thyristors between rings in which the plurality of unit gate turn-off thyristors are arranged. A cathode that is provided in a ring shape with a width narrower than the width between the rings and has a width narrower than the width between the unit gate turn-off thyristors between the unit gate turn-off thyristors arranged in a ring shape. This is achieved by being provided radially along the longitudinal direction of the side emitter layer and not provided in the projection portion of the emitter layer on the cathode electrode side of the unit gate turn-off thyristor.

[作用] 請求項1記載の発明は、リング状に配列されている単位
GTOの間、すなわち、単位GTOを構成するカソード側エミ
ッタ層の間に、カソードエミッタ層間の幅よりも狭い幅
で、カソード側エミッタ層の長手方向に沿って短絡層が
設けられており、かつ、隣接するリング間には短絡層を
設けることなく構成されている。
[Operation] The invention according to claim 1 is a unit arranged in a ring shape.
Between the GTO, that is, between the cathode-side emitter layers forming the unit GTO, a short circuit layer is provided along the longitudinal direction of the cathode-side emitter layer with a width narrower than the width between the cathode-emitter layers, and It is configured without providing a short-circuit layer between adjacent rings.

このような請求項1記載の発明によれば、短絡層の幅が
隣接するカソード側エミッタ層間の幅よりも狭く、か
つ、隣接するリング間には短絡層が設けられていないの
で、短絡層の面積を低減することができる。従って、こ
の発明は、短絡抵抗を大きくすることができ、ゲートト
リガ電流を低減することができる。さらに、この発明
は、カソード側エミッタ層の長手方向に沿って短絡層が
設けられているで、単位GTOの全領域から一様にキャリ
アを排出させることができ、これにより、ターンオフ性
能の低下や、カソード側エミッタ層のリング間における
キャリアの干渉による動作の不均一を生じることがない
という効果を奏することができる。
According to the invention described in claim 1, the width of the short-circuit layer is narrower than the width between the adjacent cathode-side emitter layers, and the short-circuit layer is not provided between the adjacent rings. The area can be reduced. Therefore, the present invention can increase the short-circuit resistance and reduce the gate trigger current. Further, according to the present invention, since the short-circuit layer is provided along the longitudinal direction of the cathode side emitter layer, it is possible to uniformly discharge the carriers from the entire area of the unit GTO, which reduces turn-off performance. Thus, it is possible to obtain the effect that the operation is not nonuniform due to carrier interference between the rings of the cathode side emitter layer.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明の
構成に加え、リング状に配列されている単位GTOのリン
グ間に、リング間の幅より狭いリング状の短絡層設けら
れて構成されている。このため請求項2に記載の発明
は、GTOの短絡抵抗をあまり増大させることがなく、ゲ
ートトリガ電流を請求項1に記載の発明に比べて増大さ
せることがない。
In addition to the configuration of the invention of claim 1, a ring-shaped short-circuit layer narrower than the width between the rings is provided between the rings of the unit GTOs arranged in a ring shape. It is configured. Therefore, the invention described in claim 2 does not increase the short-circuit resistance of the GTO so much and the gate trigger current is not increased as compared with the invention described in claim 1.

そして、請求項2に記載の発明によれば、リング間に設
けられたリング状の短絡層が、リング間相互のキャリア
の流れ込みを低減し、リング間の干渉を少なくして各単
位GTOの動作の均一性を向上させることができ、この結
果、大電流のスイッチングを行うことが可能となる。
According to the invention described in claim 2, the ring-shaped short-circuit layer provided between the rings reduces the carrier inflow between the rings, reduces the interference between the rings, and operates each unit GTO. Can be improved, and as a result, large current switching can be performed.

[実施例] 以下、本発明によるGTOサイリスタの一実施例を図面に
より詳細に説明する。
[Embodiment] An embodiment of the GTO thyristor according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の基本的な構成例を示す4分割部分の上
面図、第2図は第1図における径方向I−I断面図であ
り、図の符号は第3図,第4図の場合と同一である。
FIG. 1 is a top view of a four-divided portion showing a basic configuration example of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1, and reference numerals in FIGS. Is the same as the case of.

第1図に示すGTOサイリスタは、従来技術の場合と同様
に、ペレツト1内に多数の単位GTOサイリスタ2を、ゲ
ート制御電流入力用のゲート電極6を中心として多重に
(第1図に示す例では2重)リング状,放射状に並列に
配置して構成されている。そして、単位GTOサイリスタ
のそれぞれは、第2図に示すようにpnipn接合構造を有
し、p型の第1エミツタ層11が第1の主面に露出したア
ノード電極4に、n型の第2エミツタ層14がカソード電
極5に、p型の第2ベース層13の前記第2の主面に露出
した部分が同一導電型の高不純物濃度領域を介してゲー
ト電極6に、それぞれAl等の低抵抗金属によりオーミツ
ク接続されている。
The GTO thyristor shown in FIG. 1 has a large number of unit GTO thyristors 2 in the pellet 1 centered around the gate electrode 6 for gate control current input (the example shown in FIG. In the double), they are arranged in parallel in a ring shape and a radial shape. Each of the unit GTO thyristors has a pnipn junction structure as shown in FIG. 2, in which the p-type first emitter layer 11 is formed on the anode electrode 4 exposed on the first main surface, and the n-type second thyristor is formed. The emitter layer 14 is the cathode electrode 5, the part of the p-type second base layer 13 exposed on the second main surface is the gate electrode 6 through the high-concentration region of the same conductivity type, and is low in Al or the like. Ohmic connection is made by resistance metal.

前述のような構造を有するGTOサイリスタは、p型の第
1のエミツタ層11と、高抵抗のn型(i層)の第1ベー
ス層12との間に、比較的抵抗の小さいn型のバツフア層
15が形成されているので、従来技術の欄で説明したよう
に、エミツタ短絡領域16を、n型の第2エミツタ層14の
相対向する投影領域に形成した場合に、短絡抵抗RSO
小さくなり過ぎて、ゲートトリガ電流が大きくなつて、
ターンオン特性が悪くなる。
The GTO thyristor having the above-described structure has an n-type relatively low resistance between the p-type first emitter layer 11 and the high-resistance n-type (i layer) first base layer 12. Buffer layer
15 is formed, the short-circuit resistance R SO is small when the emitter short-circuit region 16 is formed in the opposite projection regions of the n-type second emitter layer 14 as described in the section of the prior art. Too much, the gate trigger current becomes large,
The turn-on characteristics deteriorate.

そこで、第1図及び第2図に示す本発明の基本的な構成
例は、ゲートターンオフ特性を損わず、点孤特性を改善
するために、エミツタ短絡領域16を、n型の第2エミツ
タ層14の投影領域には設けずに、放射状に配置される単
位GTOサイリスタ2の境界部におけるp型の第2ベース
層13のゲート電極6が接続されている領域の投影領域に
リング状に形成して構成される。これにより、n型の第
2エミツタ層14の投影部におけるバツフア層15内の電流
通路が、p型の第1エミツタ層11上に横方向に長くなつ
てエミツタ短絡領域16及び16′に達することになり、短
絡抵抗を大きくすることができる。従つて、コレクタ電
流は、p型の第1エミツタ層11にも流れ易くなり、本発
明の一実施例によれば、GTOサイリスタを安全に、か
つ、確実にターンオンすることができる。
Therefore, in order to improve the firing characteristic without impairing the gate turn-off characteristic, the basic configuration example of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2 has the emitter short-circuit region 16 with the n-type second emitter. It is not provided in the projection area of the layer 14 but is formed in a ring shape in the projection area of the area where the gate electrode 6 of the p-type second base layer 13 is connected at the boundary of the unit GTO thyristors 2 arranged radially Configured. As a result, the current path in the buffer layer 15 in the projected portion of the n-type second emitter layer 14 extends laterally on the p-type first emitter layer 11 to reach the emitter short-circuit regions 16 and 16 '. Therefore, the short circuit resistance can be increased. Therefore, the collector current easily flows into the p-type first emitter layer 11, and according to the embodiment of the present invention, the GTO thyristor can be safely and surely turned on.

特に、前記実施例に示したような大容量GTOサイリスタ
は、単位GTOサイリスタ2を同心円状に並列配置して多
重リングを形成しているので、単位GTOサイリスタ2の
配列リング間にエミツタ短絡領域をリング状に設ける
と、短絡抵抗を適当な大きさとなるように設定すること
ができるので、そのターンオン特性を大きく向上させる
ことができる。
Particularly, in the large-capacity GTO thyristor as shown in the above-mentioned embodiment, the unit GTO thyristors 2 are concentrically arranged in parallel to form a multiple ring, so that an emitter short-circuit region is formed between the array rings of the unit GTO thyristor 2. When provided in a ring shape, the short-circuit resistance can be set to have an appropriate size, so that its turn-on characteristic can be greatly improved.

前述のような構造を備える大容量のGTOサイリスタは、4
000V以上の高耐圧を持ち、導通損失を増大させることな
く、2000A以上の大電流を安全、確実に制御することが
可能である。
A large-capacity GTO thyristor with the structure described above
It has a high breakdown voltage of 000V or more, and can safely and reliably control a large current of 2000A or more without increasing conduction loss.

また、このようなGTOサイリスタは、インバータ、コン
バータ通の電力変換装置に用いて好適であり、大容量の
電力変換装置を構成することができる。
Further, such a GTO thyristor is suitable for use in a power conversion device through an inverter or a converter, and can form a large capacity power conversion device.

第5図,第6図は本発明の第1及び第2の実施例の構成
を示す4分割部分の上面図であり、図の符号は第1図の
場合と同一である。
FIGS. 5 and 6 are top views of the four-divided portion showing the configurations of the first and second embodiments of the present invention, and the reference numerals in the figures are the same as those in FIG.

第5図に示す本発明第1の実施例は、ペレツト1内にリ
ング状に配置される単位GTOサイリスタ2の間のゲート
電極6の投影部に、放射状にエミツタ短絡領域16を設け
て構成したものであり、このような構造とすることによ
つても、第1図,第2図により説明した基本的な構成例
の場合と同様な効果を奏することができる。
The first embodiment of the present invention shown in FIG. 5 is constituted by radially providing an emitter short-circuit region 16 in the projection portion of the gate electrode 6 between the unit GTO thyristors 2 arranged in a ring in the pellet 1. Even with such a structure, the same effect as in the case of the basic configuration example described with reference to FIGS. 1 and 2 can be obtained.

また、本発明の第1の実施例は、第5図から判るよう
に、リング状に配列されている単位GTO2の間、すなわ
ち、単位GTOを構成するカソード側エミッタ層の間に、
カソードエミッタ層間の幅よりも狭い幅で、カソード側
エミッタ層の長手方向に沿って短絡層16が設けられてお
り、かつ、隣接するリング間には短絡層を設けることな
く構成されている。
In addition, in the first embodiment of the present invention, as can be seen from FIG. 5, between the unit GTO2 arranged in a ring shape, that is, between the cathode side emitter layers forming the unit GTO,
The short-circuit layer 16 is provided along the longitudinal direction of the cathode-side emitter layer with a width narrower than the width between the cathode-emitter layers, and the short-circuit layer is not provided between the adjacent rings.

このような本発明の第1の実施例によれば、短絡層の幅
が隣接するカソード側エミッタ層間の幅よりも狭く、か
つ、隣接するリング間には短絡層が設けられていないの
で、短絡層の面積を低減することができる。従って、こ
の第1の実施例は、短絡抵抗を大きくすることができ、
ゲートトリガ電流を低減することができる。さらに、こ
の第1の実施例は、カソード側エミッタ層の長手方向に
沿って短絡層が設けられているで、単位GTOの全領域か
ら一様にキャリアを排出されることができ、これによ
り、ターンオフ性能の低下や、カソード側エミッタ層の
リング間におけるキャリアの干渉による動作の不均一を
生じることがないという効果を奏することができる。
According to the first embodiment of the present invention as described above, the width of the short-circuit layer is narrower than the width between the adjacent cathode-side emitter layers, and the short-circuit layer is not provided between the adjacent rings. The area of the layers can be reduced. Therefore, this first embodiment can increase the short circuit resistance,
The gate trigger current can be reduced. Further, in this first embodiment, since the short-circuit layer is provided along the longitudinal direction of the cathode side emitter layer, the carriers can be uniformly discharged from the entire area of the unit GTO. It is possible to obtain an effect that the turn-off performance is not deteriorated and the operation is not nonuniform due to carrier interference between the rings of the cathode side emitter layer.

第6図に示す本発明の第2の実施例は、第1図,第2図
により説明した本発明の基本的な構成例と、第5図によ
り説明した本発明の第1の実施例とを組み合わせた構造
を備えるものである。すなわち、この第6図に示す本発
明の第2の実施例は、放射状に並列に配列される単位GT
Oサイリスタ2の境界部の投影領域にリング間の幅より
狭い幅でリング状に形成されたエミツタ短絡領域と、リ
ング状に配置された単位GTOサイリスタ2の境界部の投
影領域に放射状に形成されたエミツタ短絡領域とを備え
て構成されている。
The second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is the basic configuration example of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2, and the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. It has a combined structure. That is, the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is a unit GT arranged radially in parallel.
O Emitter short circuit area formed in a ring shape with a width narrower than the width between the rings in the projection area of the boundary portion of the O thyristor 2, and radially formed in the projection area of the boundary portion of the unit GTO thyristor 2 arranged in a ring shape. And an emitter short circuit area.

このような本発明の第2の実施例においても、第1図,
第2図により説明した本発明の基本的な構成例と同様な
効果を奏することができる。
Also in such a second embodiment of the present invention, as shown in FIG.
The same effects as the basic configuration example of the present invention described with reference to FIG. 2 can be obtained.

さらに、この本発明の第2の実施例によれば、リング間
に設けられるリング状の短絡層の幅が、リング間の幅よ
り狭く構成されているので、GTOの短絡抵抗をあまり増
大させることがないので、ゲートトリガ電流を第1の実
施例に比べて増大させることがない。そして、本発明の
第2の実施例により、リング間に設けられたリング状の
短絡層は、リング間相互のキャリアの流れ込みを低減
し、リング間の干渉を少なくして各単位GTOの動作の均
一性を向上させることができる。この結果、本発明の第
2の実施例は、大電流のスイッチングを行うことが可能
となる。
Furthermore, according to the second embodiment of the present invention, the width of the ring-shaped short-circuit layer provided between the rings is configured to be narrower than the width between the rings, so that the short-circuit resistance of the GTO is increased too much. Therefore, the gate trigger current is not increased as compared with the first embodiment. Further, according to the second embodiment of the present invention, the ring-shaped short-circuit layer provided between the rings reduces the carrier inflow between the rings and the interference between the rings to reduce the operation of each unit GTO. Uniformity can be improved. As a result, the second embodiment of the present invention can switch large current.

前述した本発明による大容量GTOサイリスタが形成され
る半導体基体であるペレツト1は、通常シリコン(Si)
が用いられるが、ガリウムヒ素(GaAs)であつてもよ
い。
The pellet 1 which is the semiconductor substrate on which the large-capacity GTO thyristor according to the present invention is formed is usually silicon (Si).
However, gallium arsenide (GaAs) may be used.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、大容量,高耐
圧,低損失で、しかも、ゲートトリガ電流,保持電流,
ラツチング電流の小さい高性能なGTOサイリスタを提供
することができる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, a large capacity, a high breakdown voltage, a low loss, a gate trigger current, a holding current, and
It is possible to provide a high-performance GTO thyristor with a small latching current.

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

第1図は本発明の基本的な構成例を示す4分割部分の上
面図、第2図は第1図における径方向I−I断面図、第
3図は従来技術の構成を示す上面図、第4図はそのI−
I断面図、第5図,第6図は本発明の第1及び第2の実
施例の構成を示す上面図である。 1……ペレツト、2……単位GTOサイリスタ、4……ア
ノード電極、5……カソード電極、6……ゲート電極、
7……ゲート・カソード間絶縁膜、11……第1エミツタ
層、12……第1ベース層、13……第2ベース層、14……
第2エミツタ層、15……バツフア層、16……エミツタ短
絡領域、16′……素子分離用エミツタ短絡領域。
FIG. 1 is a top view of a four-divided portion showing a basic configuration example of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1, and FIG. 3 is a top view showing the configuration of a conventional technique. Figure 4 shows I-
Sectional views I, FIGS. 5 and 6 are top views showing the configurations of the first and second embodiments of the present invention. 1 ... pellet, 2 ... unit GTO thyristor, 4 ... anode electrode, 5 ... cathode electrode, 6 ... gate electrode,
7 ... Gate-cathode insulating film, 11 ... first emitter layer, 12 ... first base layer, 13 ... second base layer, 14 ...
Second emitter layer, 15 ... Buffer layer, 16 ... Emitter short circuit area, 16 '... Element isolation emitter short circuit area.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−171272(JP,A) 特開 昭56−10967(JP,A) 特開 昭51−86982(JP,A) 特開 昭57−153467(JP,A)Continuation of front page (56) Reference JP-A-1-171272 (JP, A) JP-A-56-10967 (JP, A) JP-A-51-86982 (JP, A) JP-A-57-153467 (JP , A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】pnipn構造を備え、かつ、エミッタ短絡領
域を備える複数の単位ゲートターンオフサイリスタが、
半導体基体内に並列に配置されたゲートターンオフサイ
リスタにおいて、前記半導体基体は、円板形状であり、
前記複数の単位ゲートターンオフサイリスタは、前記半
導体基体の中心を中心とした同心円状に、複数のリング
状となるように配置され、前記エミッタ短絡領域は、前
記リング状に配列される単位ゲートターンオフサイリス
タ間に、単位ゲートターンオフサイリスタ間の幅より狭
い幅をもって、前記単位ゲートターンオフサイリスタを
構成するカソード側エミッタ層の長手方向に沿って放射
状に備えられ、単位ゲートターンオフサイリスタが配列
されるリング間及びカソード電極側のエミッタ層の投影
部には備えられないことを特徴とするゲートターンオフ
サイリスタ。
1. A plurality of unit gate turn-off thyristors having a pnipn structure and having an emitter short-circuit region,
In a gate turn-off thyristor arranged in parallel in a semiconductor substrate, the semiconductor substrate has a disk shape,
The plurality of unit gate turn-off thyristors are arranged concentrically around the center of the semiconductor body so as to form a plurality of rings, and the emitter short-circuit regions are arranged in the ring-shaped unit gate turn-off thyristors. A space narrower than the space between the unit gate turn-off thyristors and radially provided along the longitudinal direction of the cathode side emitter layer forming the unit gate turn-off thyristor, and between the rings and the cathodes in which the unit gate turn-off thyristors are arranged. A gate turn-off thyristor, which is not provided in the projection portion of the emitter layer on the electrode side.
【請求項2】pnipn構造を備え、かつ、エミッタ短絡領
域を備える複数の単位ゲートターンオフサイリスタが、
半導体基体内に並列に配置されたゲートターンオフサイ
リスタにおいて、前記半導体基体は、円板形状であり、
前記複数の単位ゲートターンオフサイリスタは、前記半
導体基体の中心を中心とした同心円状に、複数のリング
状となるように配置され、前記エミッタ短絡領域は、前
記複数の単位ゲートターンオフサイリスタが配列される
リング間の単位ゲートターンオフサイリスタ間に、リン
グ間の幅より狭い幅でリング状に備えられると共に、リ
ング状に配列される単位ゲートターンオフサイリスタ間
に、単位ゲートターンオフサイリスタ間の幅より狭い幅
をもって、前記単位ゲートターンオフサイリスタを構成
するカソード側エミッタ層の長手方向に沿って放射状に
備えられ、単位ゲートターンオフサイリスタのカソード
電極側のエミッタ層の投影部には備えられないことを特
徴とするゲートターンオフサイリスタ。
2. A plurality of unit gate turn-off thyristors having a pnipn structure and having an emitter short-circuit region,
In a gate turn-off thyristor arranged in parallel in a semiconductor substrate, the semiconductor substrate has a disk shape,
The plurality of unit gate turn-off thyristors are arranged concentrically around the center of the semiconductor body so as to form a plurality of rings, and the emitter short-circuit region is arranged with the plurality of unit gate turn-off thyristors. Between the unit gate turn-off thyristors between the rings, it is provided in a ring shape with a width narrower than the width between the rings, and between the unit gate turn-off thyristors arranged in a ring shape, with a width narrower than the width between the unit gate turn-off thyristors, The gate turn-off thyristor is provided radially along the longitudinal direction of the cathode-side emitter layer forming the unit gate turn-off thyristor, and is not provided in the projection part of the emitter layer on the cathode electrode side of the unit gate turn-off thyristor. .
JP1083939A 1989-04-04 1989-04-04 Gate turn-off thyristor Expired - Lifetime JPH0758777B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1083939A JPH0758777B2 (en) 1989-04-04 1989-04-04 Gate turn-off thyristor
EP90106348A EP0391337B1 (en) 1989-04-04 1990-04-03 Gate turn-off thyristor
DE1990632766 DE69032766T2 (en) 1989-04-04 1990-04-03 Gate turn-off thyristor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1083939A JPH0758777B2 (en) 1989-04-04 1989-04-04 Gate turn-off thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02263470A JPH02263470A (en) 1990-10-26
JPH0758777B2 true JPH0758777B2 (en) 1995-06-21

Family

ID=13816558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1083939A Expired - Lifetime JPH0758777B2 (en) 1989-04-04 1989-04-04 Gate turn-off thyristor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0758777B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2630080B2 (en) * 1991-02-04 1997-07-16 株式会社日立製作所 Gate turn-off thyristor
JPH04247660A (en) * 1991-02-04 1992-09-03 Hitachi Ltd Gate turn-off thyristor
JP2614153B2 (en) * 1991-04-18 1997-05-28 工業技術院長 Error reduction method from design specification value for break over current or holding current in surge protection device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5186982A (en) * 1975-01-29 1976-07-30 Hitachi Ltd Geeto taan ofu sairisuta
JPS6043668B2 (en) * 1979-07-06 1985-09-30 株式会社日立製作所 semiconductor equipment
JPS57153467A (en) * 1981-03-18 1982-09-22 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPH01171272A (en) * 1987-12-25 1989-07-06 Fuji Electric Co Ltd Gate turn-off thyristor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02263470A (en) 1990-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6019147B2 (en) gate turn off thyristor
JPS6043668B2 (en) semiconductor equipment
US3622845A (en) Scr with amplified emitter gate
US4626888A (en) Gate turn-off thyristor
US4868625A (en) Gate turn-off thyristor of multi-emitter type
US4581626A (en) Thyristor cathode and transistor emitter structures with insulator islands
JPH0758777B2 (en) Gate turn-off thyristor
EP0391337B1 (en) Gate turn-off thyristor
US5349213A (en) Turn-off power semiconductor device
US5010384A (en) Gate turn-off thyristor with resistance layers
JPH0345536B2 (en)
JP2804216B2 (en) Gate turn-off thyristor
JPH0682832B2 (en) Semiconductor switching device
JP2630088B2 (en) Gate turn-off thyristor
JPH02294073A (en) Large caeck capacity semiconductor element
JPH0691246B2 (en) Semiconductor device
JP2630080B2 (en) Gate turn-off thyristor
JPH025307B2 (en)
JP2722918B2 (en) Gate turn-off thyristor and power conversion device using the same
JPH06120484A (en) Gate turn-off thyristor
JPH067593B2 (en) Gate turn-off thyristor
JPS6077464A (en) Semiconductor device
JPH11145448A (en) Semiconductor device
JPS63205957A (en) Electrostatic induction thyristor
JPS603791B2 (en) Mesa type gate turn-off thyristor