JPS5937866B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置に係り、特に電界効果トランジス
タ的効果をバイポーラトランジスタに持ち込んで電流の
対温度安定を計つた半導体装置に関するものである。

第１図は従来のバイポーラトランジスタの一般的な構造
を示す断面図で、図において１は比較的高不純物濃度の
コレクタ層（コレクタｎ＋形層）、２はコレクタ低不純
物濃度層（コレクタｎ−形層）、３はベースｐ形層、４
はエミッタｎ＋形領域、５はコレクタ電極、６はエミッ
タ電極、Ｔはベース電極で、コレクタｎ−形層２とベー
スｐ形層３との間には第１の接合Ｊ１が、ベースｐ形層
３とエミッタｎ＋形層との間には第２の接合Ｊ２が形成
されている。

この構増は極めて広く用いられているもので、改めてそ
の動作の説明の要はないのであろう。ところで、このト
ランジスタはエミッタｎ＋形領域４とベースｐ形層３と
の間の第２の接合Ｊ２を順方向にバイアスすることによ
つて主電流制御が行われている。従つて、接合温度が上
昇すると主電流が増加するという正の温度係数をもっの
で、電流集中が生じ、熱暴走のため破壊するおそれがあ
つた。この発明はこのような点に鑑みてなされたもので
、バイポーラトランジスタのコレクタ低不純物濃度層に
コレクタ層と導電形の異る半導体領域を例えばメツシユ
状もしくはストライプ状に設け、電界効果トランジスタ
的な効果を生ぜしめることによつて主電流を制限し、温
度上昇による電流集中を防ぎ熱暴走のおそれのない半導
体装置を提供せんとするものである。

第２図はこの発明の第１の実施例の構成を示す断面図で
、コレクタｎ一形層２のベースｐ形層３に接する部分の
エミツタｎ＋形領域４に対向しない個所にコレクタｎ一
層２との間に第３の接合Ｊ３を有するｐ形半導体領域８
が設けられており、エミツタｎ＋形領域４とベースｐ形
層３とコレクタｎ一形層２とでバイポーラ・トランジス
タを構成するとともに、コレクタｎ一形層２とｐ形半導
体領域８とコレクタｎ＋形層１とで接合形電界効果トラ
ンジスタを構成している。

従つて、第２図に示す実施例装置は第３図に等価回路を
示すようにバイポーラ・トランジスタと接合形電界効果
トランジスタとの直列接続体と等価である。

そして、この装置の電圧・電流特性は第４図に示すよう
にバイポーラトランジスタのそれと同様であるが、主電
流の対温度特性には負の温度係数をもたせ得る点が、単
なるバイポーラトランジスタの場合と異なる。第４図に
示した領域１は飽和領域で、エミツタベース接合Ｊ２お
よびベース・コレクタ接合Ｊ１がともに十分順バイアス
されているので、コレクタｎ一形層２のｐ形半導体領域
８で挟まれた部分まで伝導度変調されており、従つて接
合形電界効果トランジスタの制御作用はほとんどないと
考えてよい。

従つて、動作はバイポーラトランジスタの場合と同様で
、オン電圧も低い。領域は活性領域で第１の接合Ｊ１が
十分逆バイアスされているので、コレクタｎ一形層２の
ｐ形半導体領域８で挟まれた部分は空乏層化している。

この状態は第３図の等価回路でいうと、接合形電界効果
トランジスタのゲート・ソース間バイアスをバイポーラ
トランジスタのベース・コレクタ間電圧で制御している
こととなり、駆動はバイポーラトランジスタと同様で、
特性は接合形電界効果トランジスタの特性を示している
。第２の接合Ｊ２を順方向バイアスするのは、ベース・
コレクタ間電圧を変化させるためであつて、主電流を直
接制御するためではない。すなわち、主電流はこのバイ
ポーラトランジスタのベース・コレクタ間電圧をゲート
・ソース間バイアスとする接合形電界効果トランジスタ
によつて制御されることになり、従つて接合温度が上昇
すれば主電流が減少する負の温度係数を示す。領域はし
や断領域で、バイポーラトランジスタはオフ状態にあり
、接合形電界効果トランジスタの電圧増幅率をμとする
と（１＋μ）ＶＯ］Ｘ）の耐圧を示す。

従つて、バイポーラトランジスタのコレクタ・エミツタ
間耐圧Ｖ。ＩＸ）は所要耐圧の１／（１＋μ）でよくな
り、バイポーラトランジスタの周波数特性を良くするこ
とが容易になる。第５図および第６図はそれぞれこの発
明の第２および第３の実施例の構成を示す断面図である
。いずれも、ｐ形半導体領域８のベースｐ形層３内に在
る部分の形状が異るのみで、本質的には第２図に示した
第１の実施例と同様である。第７図はこの発明の第４の
実施例の構成を示す断面図で、この実施例ではｐ形半導
体層８はコレクタｎ一層２内に埋め込まれているが、装
置の端部にこのｐ形半導体層８の引出し電極９が設けら
れ、この電極９は導線１０によつてペース電極７に接続
されており、動作の点では、これも第２図に示した第１
の実施例と変るところはない。

各実施例とも、エミツタｎ＋領域４とｐ形半導体領域８
をストライブ状とし、互いに重ならぬように間隙に対応
する位置に配置してあるので電流路は妨害されることな
く、制御効率も良好である。なお、上記各実施例とも特
定の導電形構成について述べたが、ｐ形領域をｎ形領域
に、ｎ形領域をｐ形領域とした構成でもよいことは自明
である。以上詳述したように、この発明ではバイポーラ
トランジスタのコレクタ低不純物濃度層にコレクタ層と
導電形の異る半導体領域を設け、これをベース層と接続
したので、電界効果トランジスタ的効果を生じ、主電流
の温度係数を負ならしめ熱暴走のおそれのない安定した
破壊耐量一杯まで使用可能な半導体装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバイポーラトランジスタの一般的な構造
を示す断面図、第２図はこの発明の第１の実施例の構成
を示す断面図、第３図はこの第１の実施例の等価回路図
、第４図はその電圧・電流特性図、第５図、第６図およ
び第７図はそれぞれこの発明の第２、第３および第４の
実施例を示す断面図である。 図において、１は第１の半導体層（コレクタｎ］形層）
、２は第２の半導体層（コレクタｏ一形層）、３は第３
の半導体層（ベースｐ形層）、４は第４の半導体領域（
エミツタｎ＋領域）、８は第５の半導体領域（ｐ形半導
体領域）、７は第３の半導体層の電極、９は第５の半導
体領域の電極、１０は導線、Ｊ，，Ｊ２およびＪ３はそ
れぞれ第１、第２および第３の接合である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の導電形を有し不純物濃度が比較的高い第１の
   半導体層、この第１の半導体層上に形成され第１の導電
   形を有する低不純物濃度の第２の半導体層、この第２の
   半導体層との間に第１の接合を形成するように隣接して
   設けられ第２の導電形を有する第３の半導体層、この第
   ３の半導体層に隣接して設けられ第１の導電形を有し不
   純物濃度が高くかつ上記第３の半導体層との間に第２の
   接合を形成するとともに上記第１の半導体層との間に主
   電流が流れる第４の半導体領域、第２の導電形を有し上
   記第２の半導体層内に上記第２の半導体層との間に第３
   の接合を形成するように設けられた第５の半導体領域、
   及びこの第５の半導体領域と上記第３の半導体層とを後
   続する導電路を備え、上記第２の接合への順方向バイア
   ス電圧によつて上記主電流を制御し、上記第１および第
   ３の接合への逆方向バイアスによつて上記主電流を制限
   するようにした半導体装置。 ２ 第５の半導体領域を第３の半導体層に接して第２の
   半導体層内に形成した特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置。 ３ 第５の半導体領域を第２の半導体層の内部に埋設し
   、上記第５の半導体領域と第３の半導体層とにそれぞれ
   設けられた電極間を外部で接続した特許請求の範囲第１
   項記載の半導体装置。 ４ 第５の半導体領域を複数本のストライプ状に形成し
   た特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の半導体装置。 ５ 第５の半導体領域を実質的に等間隔な複数本のスト
   ライプ状に形成した特許請求の範囲第４項記載の半導体
   装置。 ６ 第４の半導体領域を各ストライプ状の第５の半導体
   領域の間隙に対応する位置に設けた特許請求の範囲第４
   項もしくは第５項記載の半導体装置。 ７ 第５の半導体領域をメッシュ状に形成した特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずいれかに記載の半導体
   装置。