JPS5940305B2 - thyristor - Google Patents

thyristor

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JPS5940305B2
JPS5940305B2 JP14876677A JP14876677A JPS5940305B2 JP S5940305 B2 JPS5940305 B2 JP S5940305B2 JP 14876677 A JP14876677 A JP 14876677A JP 14876677 A JP14876677 A JP 14876677A JP S5940305 B2 JPS5940305 B2 JP S5940305B2
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JP
Japan
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region layer
region
thyristor
layer
gate
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JP14876677A
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坦 桜井
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はサイリスタにかかわ、特に補助サイリスタゲ
ートを有するサイリスタにおけるdi/di耐量の向上
をはかる構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thyristor, and particularly to a structure for improving di/di tolerance in a thyristor having an auxiliary thyristor gate.

サイリスタにおけるターンオンはゲート信号によりゲー
ト近傍の小さい面積の領域で始まヤ時間の経過とともに
全面積に拡張される。
Turn-on in the thyristor starts in a small area near the gate by the gate signal and expands to the entire area over time.

このためターンオン直後の有効通電面積は小さく、主電
流の急激な増大(di/dt)によりターンオン直後の
ゲート近傍の電流密度が高まシ温度上昇を招くとともに
素子の特性の劣化や破損を招くことが一般に知られてい
る。上記di/dt耐量を高める手段の一として補助サ
イリスタを備えたサイリスタがある。
Therefore, the effective current-carrying area immediately after turn-on is small, and the rapid increase in main current (di/dt) increases the current density near the gate immediately after turn-on, causing a rise in temperature and deterioration of device characteristics and damage. is generally known. As one means for increasing the di/dt tolerance, there is a thyristor equipped with an auxiliary thyristor.

この一例の構造は第1図に上面図で、また電極と領域の
関係を示すように第1図のA’A’線に沿う断面図で第
2図に示す如く、素子は1主面側からP、、Ni、P2
の各領域が積層されて形成され、前記P、(アノード)
領域はアノード電極Aに接続され、P、(ゲート)領域
は素子の前記主面と反対主面に一部を露出し、かつ前記
(反対)主面には環型で主サイリスタ部のカソード領域
をなすN2領域が形成されている。さらに前記の内側に
は同心の環型に形成された補助サイリスタゲートN3領
域を有する。また前記P、領域の表層にはP型の高濃度
層p、fが形成される。図における2および3はショー
ゼットエミッタ(ShortedEmitter)で主
サイリスタのカソード領域N2の全域に設けられた2(
図には全域に対する記載を省略して一部を示すにとどめ
る)、および補助サイリスタゲートN2領域の全域に設
けられた3(上記と同様に一部を示すにとどめる)を備
える。なお、各図においてGはゲート電極、KSは補助
サイリスタ電極、にはカソード電極を夫々示す。
The structure of this example is shown in FIG. 1 as a top view, and as shown in FIG. 2 as a cross-sectional view taken along line A'A' in FIG. From P, , Ni, P2
are formed by laminating each region, and the P, (anode)
A region P is connected to the anode electrode A, a (gate) region is partially exposed on the main surface opposite to the main surface of the element, and a ring-shaped cathode region of the main thyristor section is connected to the main surface (opposite). An N2 region is formed. Furthermore, on the inner side thereof, there is an auxiliary thyristor gate N3 region formed in a concentric ring shape. Further, P-type high concentration layers p and f are formed in the surface layer of the P region. 2 and 3 in the figure are shorted emitters, which are provided throughout the cathode region N2 of the main thyristor.
In the figure, description of the entire area is omitted and only a part is shown), and 3 (only a part is shown as in the above) provided in the entire area of the auxiliary thyristor gate N2 region. In each figure, G represents a gate electrode, KS represents an auxiliary thyristor electrode, and KS represents a cathode electrode.

上述の構造により、ゲート電流の印加によりゲート電流
は補助サイリスタのエミッタを通じ主サイリスタのエミ
ッタに流れ補助サイリスタがまず点弧する。この点弧は
補助サイリスタと主サイリスタ間に瞬間的に強い電界を
生じ、主エミッタから内部に急速にターンオンを起し初
期点弧領域が拡がV)di/ d【を高めることができ
る。第1図に示すセンターゲートの補助サイリスタにお
いてはその周辺はエミツタに囲まれて}B.dv/d1
による発生電流はエミツタに施してある短絡路を通じて
流れ出る。しかしゲートおよび補助サイリスタ内部にD
v/Dt等により発生した電流はPベースを通じゲート
近傍の短絡路を通じて流れ込むが、この部分の面積は比
較的大で発生電流が大きいとともにこの部分はゲート信
号による初期点灯領域であるため、ターンオンによる温
度土昇があジDv/Dt等による誤点灯をする傾向にあ
る。またこれによつてターンオフ特性も悪くなるなどの
欠点もある。これを防ぐにはエミッタのN,層を適当な
インピーダンスにして補助サイリスタと短絡させる方法
、カソード電極をエミツタより内側で短絡させる方法が
あるがいずれも十分なものでなく、改良が強く要望され
ていた。この発明は上記従来のサイリスタに対する改良
の安望に応えるためになされたもので、ターンオフ特性
のすぐれたサイリスタの構造を提供するにある。
With the above structure, upon application of the gate current, the gate current flows through the emitter of the auxiliary thyristor to the emitter of the main thyristor, causing the auxiliary thyristor to fire first. This ignition instantaneously creates a strong electric field between the auxiliary thyristor and the main thyristor, causing rapid turn-on from the main emitter inward, expanding the initial ignition region and increasing V) di/d. In the center gate auxiliary thyristor shown in FIG. 1, its periphery is surrounded by emitters}B. dv/d1
The generated current flows out through the short circuit provided in the emitter. However, D inside the gate and auxiliary thyristor
The current generated by V/Dt, etc. flows through the P base and through the short circuit near the gate, but the area of this part is relatively large and the generated current is large, and since this part is the initial lighting area by the gate signal, it is There is a tendency for erroneous lighting due to the rise in temperature, Dv/Dt, etc. This also has the disadvantage that the turn-off characteristics deteriorate. To prevent this, there are methods to short-circuit the N layer of the emitter to the auxiliary thyristor by setting an appropriate impedance, and to short-circuit the cathode electrode inside the emitter, but none of these methods are sufficient, and improvements are strongly desired. Ta. The present invention has been made in response to the desire for improvements to the conventional thyristors described above, and its object is to provide a thyristor structure with excellent turn-off characteristics.

以下にこの発明を一実施例の補助サイリスタを有するサ
イリスタに例示して図面参照し詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings, illustrating one embodiment of a thyristor having an auxiliary thyristor.

第3図に上面図、第4図に第3図に}けるB′B′線に
沿う断面図、第5図に第3図におけるCC′線に沿う断
面図によつて示されるサイリスタに訃いて、Aは第1の
P領域層P1に配設されたアノード電極、前記第1のP
領域層Plに面接した第1のN領域層N,、前記第1の
N領域層N1に面接しゲートを形成する第2のP領域層
P,2訃よび該領域層P,,に配設されたゲート電極G
、前記第2のP領域層Pl2の露出面の一部に選択拡散
して形成した第2のN領域層N,,}よび該領域層に配
設されたサイリスタ主電極K、前記第2のP領域層P1
に第2のN領域層N]2の周縁に沿つて拡散形成された
第3のN領域層N,3が補助サイリスタ領域をなし、こ
の領域層の一部から第2の十P領域層P1!の露出表層
部の高濃度P領域層P,誌土の一部に延在して形成され
た補助サイリスタ電極K8、前記第2のN領域層N,,
が第3のN領域層N,3に対向する対向縁からこの第2
のN領域層内に突入する第2のP領域層の突出領域層P
1およびこの表層部に設けられたカソード電極との短絡
部P,:とを備えて構成される二なお、図におけるカソ
ード領域層N,,、補助サイリスタNl3にその層厚方
向にこれを貫通する第2のP領域層P,,の貫通部P,
tの複数個よV)なる、いわゆる、エミツタ短絡構造を
備える。
3 is a top view, FIG. 4 is a sectional view taken along line B'B' in FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along line CC' in FIG. 3. , A is an anode electrode disposed in the first P region layer P1;
A first N region layer N facing the region layer Pl, a second P region layer P facing the first N region layer N1 and forming a gate; gate electrode G
, a second N region layer N, , formed by selective diffusion on a part of the exposed surface of the second P region layer Pl2, a thyristor main electrode K disposed on the region layer, and a thyristor main electrode K disposed on the region layer; P area layer P1
A third N-region layer N, 3 formed by diffusion along the periphery of the second N-region layer N]2 forms an auxiliary thyristor region, and a second 10P-region layer P1 is formed from a part of this region layer. ! , a high concentration P region layer P on the exposed surface layer, an auxiliary thyristor electrode K8 formed extending over a part of the soil, the second N region layer N, .
from the opposite edge facing the third N region layer N,3 to this second
The protruding region layer P of the second P region layer protruding into the N region layer of
1 and a short-circuit part P, with the cathode electrode provided on the surface layer; 2. The cathode region layer N, . Penetration portion P of second P region layer P,
It has a so-called emitter short-circuit structure, which has a plurality of t and V).

この発明によればエミツタ層に突出する第2のP領域層
の突出領域層P1と、これに沿つてカソード電極を配置
させP22′にて短絡させて成り、表面の低いインピー
ダンスによV)Dv/d1による発生電流はP2,+層
を通じP2,″にてカソード電極に流入する。
According to this invention, the protruding region layer P1 of the second P region protruding to the emitter layer and the cathode electrode are arranged along this and short-circuited at P22', and the low impedance of the surface causes V)Dv The current generated by /d1 flows into the cathode electrode at P2,'' through the P2,+ layer.

またDi/Dtについては、補助サイリスタと主サイリ
スタ間に強い電界を生じ補助サイリスタからの点弧電流
はP22層を流れP22″に流れ込むルートと、ベース
層の下を流れ込むルートとの各電流に分割されてターン
オンする如くなる。すなわち、補助サイリスタの電極K
Sに依存することなくP,2層がその効果を示し、エミ
ツタの周辺長を長くでき初期点弧特性の向土に著効を示
す。
Regarding Di/Dt, a strong electric field is generated between the auxiliary thyristor and the main thyristor, and the firing current from the auxiliary thyristor is divided into two routes: one route flows through the P22 layer and flows into P22'', and the other route flows under the base layer. In other words, the electrode K of the auxiliary thyristor
The P, 2 layer exhibits this effect without depending on S, and can lengthen the peripheral length of the emitter, showing a remarkable effect on the initial ignition characteristic.

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

第1図および第2図は従来のセンターゲートサイリスタ
を示す第1図は上面図、第2図は第1図のNN線に治う
断面図、第3図ないし第5図はこの発明の一実施例のセ
ンターゲートサイリスタを示し、第3図は土面図、第4
図は第3図のB智線に沿う断面図、第5図は第3図のC
/C′線に沿う断面図である。 な訃図中同一符号は同一または相当部分を夫々示すもの
とする。P,・・・第1のP領域層、A・・・アノード
電極、N,・・・第1のN領域層、Pl2・・・第2の
P(ゲート)領域層、N,,・・・第2のN(エミツタ
)領域5層、P22′・・・第2のP領域層の突出領域
層、P,2・・・P22領域層とカソード電極との短絡
部、G・・・ゲート電極、K・・・カソード電極、K,
・・・補助サイリスタ電極、N,3・・・第3のN領域
(補助サイリスタ)層。
1 and 2 show a conventional center gate thyristor. FIG. 1 is a top view, FIG. 2 is a sectional view taken along line NN in FIG. The center gate thyristor of the example is shown.
The figure is a cross-sectional view along line B in Figure 3, and Figure 5 is a cross-sectional view along line C in Figure 3.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line /C'. The same reference numerals in the obituaries indicate the same or corresponding parts, respectively. P,...first P region layer, A...anode electrode, N,...first N region layer, Pl2...second P (gate) region layer, N,...・Second N (emitter) region 5 layers, P22'... protruding region layer of second P region layer, P,2... short circuit between P22 region layer and cathode electrode, G... gate Electrode, K...Cathode electrode, K,
... Auxiliary thyristor electrode, N, 3... Third N region (auxiliary thyristor) layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アノードの第1のP領域層、前記第1のP領域層に
面接する第1のN領域層、前記第1のN領域層に面接し
ゲートを形成する第2のP領域層、前記第2のP領域層
の露出面の一部に選択拡散して形成したカソードの第2
のN領域層と、前記第2のP領域層に前記第2のN領域
層の周縁に沿つて拡散形成されて補助サイリスタ領域を
形成する第3のN領域層と、前記第2のN領域層におけ
る第3のN領域との対向縁からこの領域層内に突入する
前記第2のP領域層の突出領域層と、前記第2のN領域
層に形成されたカソード電極と、前記第2のP領域層の
突出領域層がその突出端において前記カソード電極と短
絡してなるカソード電極との短絡部と、第1のP領域層
に配設されたアノード電極と、第2のP領域層に配設さ
れたゲート電極とを具備したサイリスタ。
1 a first P region layer of an anode, a first N region layer facing the first P region layer, a second P region layer facing the first N region layer forming a gate, and a second P region layer facing the first N region layer forming a gate; The second cathode formed by selectively diffusing a part of the exposed surface of the P region layer No. 2
a third N-region layer that is diffused into the second P-region layer along the periphery of the second N-region layer to form an auxiliary thyristor region; a protruding region layer of the second P region layer that protrudes into this region layer from an edge opposite to the third N region layer; a cathode electrode formed on the second N region layer; and a cathode electrode formed on the second N region layer; A short-circuit portion with the cathode electrode formed by shorting the protruding region layer of the P region layer with the cathode electrode at its protruding end, an anode electrode disposed on the first P region layer, and a second P region layer. A thyristor comprising a gate electrode disposed in the thyristor.
JP14876677A 1977-12-13 1977-12-13 thyristor Expired JPS5940305B2 (en)

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