JPS5989461A - Thyristor - Google Patents

Thyristor

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Publication number
JPS5989461A
JPS5989461A JP57199961A JP19996182A JPS5989461A JP S5989461 A JPS5989461 A JP S5989461A JP 57199961 A JP57199961 A JP 57199961A JP 19996182 A JP19996182 A JP 19996182A JP S5989461 A JPS5989461 A JP S5989461A
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JP
Japan
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thyristor
pilot
emitter
layer
electrode
Prior art date
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Application number
JP57199961A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Yamaguchi
好広 山口
Hiromichi Ohashi
大橋 弘道
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to US06/527,477 priority patent/US4595939A/en
Priority to CA000436498A priority patent/CA1188820A/en
Priority to CS836649A priority patent/CS254968B2/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/74Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action

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Abstract

PURPOSE:To increase a di/dt capability and photo sensitivity by forming a plurality of pilot thyristors so as to be surrounded by current collecting electrodes formed to the base layer of the thyristor and connecting the gate electrodes and emitter electrodes of these pilot thyristors in succession. CONSTITUTION:The current collecting electrodes 26 are formed to the surface of the P base layer 23 of the main thyristor 25 consisting of a semiconductor layer on which four of a P emitter layer 21, an N base layer 22, the P base layer 23 and N emitter layers 24d are laminated. A plurality of the pilot thyristors are formed surrounded by the current collecting electrodes 26. The first pilot thyristor 28 with a light-receiving element 27 and the second and third pilot thyristors 29, 30 with electric gates are formed. Mutual gate electrodes and emitter electrodes of these pilot thyristors are connected electrically in succession.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はd i/d を耐量の増大と高感度化を図った
サイリスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a thyristor with increased di/d tolerance and high sensitivity.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

直流送電用サイリスタパルプなど電力変換装置の大容量
化、高電圧化に伴い、使用されているサイリスタを元ト
リガサイリスタに置きかえることが強く要望されている
。高電圧電力変換装置に光トリガサイリスタを使うと、
主回路と制御回路の間の電気絶縁、誘導障害対策が容易
になるため、装置を大幅に小型・軽量できる。
With the increase in capacity and voltage of power conversion devices such as thyristor pulp for DC power transmission, there is a strong demand for replacing the thyristors in use with original trigger thyristors. When optically triggered thyristors are used in high voltage power conversion equipment,
Electrical insulation between the main circuit and control circuit and countermeasures against inductive disturbances are made easier, allowing equipment to be significantly smaller and lighter.

しかし、現在利用できる光トリガエネルギは、電気トリ
ガエネルギとくらべて微弱なため、光トリガサイリスタ
の光感度を電気トリガ式サイリスタのゲート感度に換算
して数10倍大きくする必要があった。一般に、サイリ
スタのゲー 。
However, the currently available optical trigger energy is weaker than electrical trigger energy, so it has been necessary to increase the optical sensitivity of the optical trigger thyristor by several tens of times in terms of the gate sensitivity of the electrically triggered thyristor. In general, thyristor games.

ト感度を大きくすると、雷サージなど、主回路側から混
入する急1il叉な立上シの電圧ノイズに対してサイリ
スタは誤動作しやすくなる。過電圧が印加されても誤動
作しない許容電圧上昇率をdv/dt耐量と呼んでいる
。受光部の面積を小さくし、この部分で発生する変位電
流を小さくすると、光感度を犠牲にしないでdy/at
耐量を上げることができるが、受光部面積を小さくする
とターンオン初期の導通領域が減少し、ターンオン初期
に発生する急峻な立上シのオン電流に対する耐量(di
/dt耐滑)が低下する。dv/dt。
When the sensitivity is increased, the thyristor becomes more likely to malfunction due to sudden voltage noise from the main circuit, such as a lightning surge. The permissible voltage increase rate that does not cause malfunction even when overvoltage is applied is called dv/dt tolerance. By reducing the area of the light receiving part and reducing the displacement current generated in this part, dy/at can be reduced without sacrificing photosensitivity.
The withstand capability can be increased, but if the light receiving area is made smaller, the conduction area at the initial stage of turn-on will be reduced, and the withstand capability (di
/dt slip resistance) decreases. dv/dt.

ai/dt、耐量など主要なサイリスタ特性を犠牲にす
ることなく高い光感度の光トリガサイリスタを実現する
ことが重要な技術的課題となっている。
It is an important technical challenge to realize a photo-triggered thyristor with high photosensitivity without sacrificing major thyristor characteristics such as ai/dt and withstand capacity.

第1図に代表的な光トリガサイリスタの断面図を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional view of a typical optically triggered thyristor.

導電型の異なる4層の半導体間が、シリコンなどの半導
体ウェハに形成してあり、1はPエミッタ欄、2はNペ
ース層、3はPベース1脅、4はNエミツタ層と呼ばれ
ている。半導体ウェハの中央部には、向応円状にNエミ
ツタ層4aからなるパイロットサイリスタヨが配置して
あり、その中央部には、Pベース層3を露出し受光部5
としている。Nエミツタ層4aにはアルミニュウムなど
蒸着層からなる電Q5aが形成しである。パイロットサ
イリスタ10と向応円状に主サイリスタ徂が形成してあ
り、七〇Nエミッタ4bにはカソード電極5bが蒸着し
である。Nエミッタ14bには短絡部7が設けてあり、
所定の間隔でPベース層3とカソード電極5bが短絡し
である。主す′イリスタロの外周部にはdv/dt補償
電極8が設けてあり、dv/dt補償電極8は導体9に
よって電極5aと電気的に結合しである。PエミッタI
響1にはタングステンなどの金属で形成されたアノード
電極6が合金法などの方法により取付けである。
Four layers of semiconductors with different conductivity types are formed on a semiconductor wafer such as silicon, and 1 is called the P emitter layer, 2 is the N pace layer, 3 is the P base layer, and 4 is called the N emitter layer. There is. In the center of the semiconductor wafer, a pilot thyristor comprising an N emitter layer 4a is arranged in a responsive circular shape, and in the center, the P base layer 3 is exposed and a light receiving part 5 is arranged.
It is said that On the N emitter layer 4a, a conductor Q5a made of a vapor-deposited layer of aluminum or the like is formed. A main thyristor side is formed in a circular shape corresponding to the pilot thyristor 10, and a cathode electrode 5b is deposited on the 70N emitter 4b. A short circuit part 7 is provided in the N emitter 14b,
The P base layer 3 and the cathode electrode 5b are short-circuited at a predetermined interval. A dv/dt compensation electrode 8 is provided on the outer periphery of the main iris star, and the dv/dt compensation electrode 8 is electrically coupled to the electrode 5a by a conductor 9. P emitter I
An anode electrode 6 made of metal such as tungsten is attached to the Hibiki 1 by a method such as an alloy method.

このようにして構成された光トリガサイリスφ りの受光部5に光量〜の光トリガ信号を照射すると、N
ペース層2とPベース層3によって形成される中央接合
部J2の両側の空乏層領域で主に発生する光電流工ph
′が流れ始める。第1図(lこおいて破線で示す光電流
Iphは、Pべ“−ス啼3を横方向に流れ、主サイリス
タ[に設けた短絡部7、カソード電極5bを経由して、
負荷12と電源13からなる外部回路へ流れる。光電流
Iphが流れるPベース層3のPベース横方向抵抗R1
の両端に発生する′歌圧降下v1はPベース層3とNエ
ミッタ珊4aからなる接合部J3を順方向にバイアスす
る。順バイアスの一番深いNエミッタ4aの内周部4 
a’の電圧■1が33の拡散電位より犬きぐなると4 
a’部分からの電子の注入が急増し、パイロットサイリ
スタ盟は4 a’部分から光ターンオンする。このター
ンオン′醒流Ipは4 a−5a−9−8−3−7−5
b を経由して外部回路へ流れ出る。Ipは主サイリス
タロに対してゲート電流として機能し、工pによって主
サイリスタロがターンオンし、この光トリガサイリスタ
はオン状態になる。以上の説明から明らかなように、光
トリガサイリスタの光感度はPベース横方向抵抗R1に
よって決定されR1が大きいほど光感度は犬きくなる。
When an optical trigger signal with a light amount of ~ is irradiated onto the light receiving section 5 of the optical trigger silis φ configured in this way, N
The photocurrent ph mainly occurs in the depletion layer regions on both sides of the central junction J2 formed by the space layer 2 and the P base layer 3.
' begins to flow. The photocurrent Iph shown by the broken line in FIG.
The current flows to an external circuit consisting of a load 12 and a power supply 13. P base lateral resistance R1 of the P base layer 3 through which the photocurrent Iph flows
The voltage drop v1 occurring at both ends of the voltage biases the junction J3 consisting of the P base layer 3 and the N emitter layer 4a in the forward direction. Inner peripheral part 4 of the N emitter 4a with the deepest forward bias
If the voltage of a' ■1 is more than the diffusion potential of 33, then 4
The injection of electrons from the a' portion rapidly increases, and the pilot thyristor is turned on from the 4 a' portion. This turn-on stream Ip is 4 a-5a-9-8-3-7-5
It flows out to the external circuit via b. Ip functions as a gate current for the main thyristor, and Ip turns on the main thyristor, which turns on the photo-triggered thyristor. As is clear from the above description, the photosensitivity of the photo-triggered thyristor is determined by the P-base lateral resistance R1, and the larger R1 is, the higher the photosensitivity is.

次にこの光トリガサイリスタのアノード電極6とカソー
ド電極5bの間に急1俊な立上りの電圧ノイズが印加さ
れた場合を考える。光トリガ信号を受光部に照射した場
合と異なり電圧ノイズが光トリガサイリスタのアノード
電極6とカソード電極5bの間に印加されると、変位電
流Idは光トリガサイリスタの全接合面積を流れる。
Next, consider a case where voltage noise with a sudden rise is applied between the anode electrode 6 and the cathode electrode 5b of this photo-triggered thyristor. When voltage noise is applied between the anode electrode 6 and the cathode electrode 5b of the photo-trigger thyristor, unlike the case where the light-receiving part is irradiated with a photo-trigger signal, the displacement current Id flows through the entire junction area of the photo-trigger thyristor.

受光部直下の中央接合部J2の接合容量をC□とすると
01を経由して流れる変位電流Id、は許容HC2を介
して流れる変位電流Id2は主サイリスタロに設けた短
絡部7を経由して流れる。この時の光トリガサイリスタ
を等価回路で示すと第2図のようになる。同図から明ら
かなように、パイロットサイリスタニのNエミツタ層4
aとPペース層3からなるダイオードD1のバイアス電
圧VjはR1とR2の両端電圧”1ZV2’の差Vl’
  V2′テ表わセル。Vj=■1′−■2′の値がJ
3の拡散電位をこすと、パイロットサイリスタ」はdV
/dt )リガする。この場合、R2の値を調節しVj
O値を低くおさえると電圧ノイズが印加されてもJ3は
順バイアスされにくくなり、パイロットサイリスタリの
dv/dt耐敬はR4の値と無関係に改善することがで
きる。以上の方法により、従来の元トリガサイリスタは
光感度とdv/dt耐量の改善を図っていた。ところが
、従来の光トリガサイリスタには次のような欠点があっ
た。
If the junction capacitance of the central junction J2 directly below the light receiving part is C□, then the displacement current Id flowing through 01 is the displacement current Id2 flowing through the allowable HC2, and the displacement current Id2 flowing through the allowable HC2 is flows. The equivalent circuit of the optical trigger thyristor at this time is shown in FIG. 2. As is clear from the figure, the N emitter layer 4 of the pilot thyristani
The bias voltage Vj of the diode D1 consisting of a and the P space layer 3 is the difference Vl' between the voltage "1ZV2'" across R1 and R2.
V2' cell is displayed. The value of Vj=■1'-■2' is J
3, the pilot thyristor becomes dV
/dt) to trigger. In this case, by adjusting the value of R2, Vj
If the O value is kept low, J3 will be less likely to be forward biased even if voltage noise is applied, and the dv/dt resistance of the pilot thyristor can be improved regardless of the value of R4. By the above method, the conventional original trigger thyristor has been designed to improve its light sensitivity and dv/dt tolerance. However, conventional optically triggered thyristors have the following drawbacks.

即ち、従来の光トリガサイリスタでは、R1とR2を大
きくし、dv/dt補償電極の効果を使い、光感度とd
v/dt耐量の改善おこなっているが、不必要I/rc
R2を大きくすると主サイリスタロユのゲートl18度
が大きくなり、主サイリスタ11のdv/dt耐量が低
下してしまう問題があった。R2は第2図の等価回路か
ら明らかなように、杭1図の64:部14直下のPベー
ス啼抵抗下のPベース層抵抗R1の和である。Nエミッ
タ4bとPベース層3によって形成される接合部J3′
のバイアス電圧はR2″で決定されるから溝部14を深
くし、R2/を犬きくすることによりR2を大きくすれ
ば主サイリスタUのdv/dt  耐量を低下させるこ
となく、パイロットサイリスタリの光感度を増大できる
が、主サイリスタロのゲート感度が低下するため、パイ
  ゛ロットサイリスタヨのターンオンよシも主サイリ
スタUのターンオンが遅れる問題があった。その結果、
光ターンオン初期のオン電流がパイロットサイリスタリ
に集中し、d1/dt耐量が犬’l’ij Vこ低下し
てしまう。このように、dv/dt。
That is, in the conventional optically triggered thyristor, R1 and R2 are increased and the effect of the dv/dt compensation electrode is used to improve the optical sensitivity and d.
Although improvements have been made to v/dt tolerance, unnecessary I/rc
When R2 is increased, the gate l18 degree of the main thyristor 11 becomes larger, which causes a problem in that the dv/dt tolerance of the main thyristor 11 decreases. As is clear from the equivalent circuit in FIG. 2, R2 is the sum of the P base layer resistance R1 under the P base layer resistance immediately below the section 14 at 64 in the pile 1 diagram. Junction J3' formed by N emitter 4b and P base layer 3
The bias voltage of is determined by R2'', so by increasing R2 by deepening the groove 14 and increasing R2/, the light sensitivity of the pilot thyristor can be increased without reducing the dv/dt withstand capacity of the main thyristor U. However, since the gate sensitivity of the main thyristor U decreases, there is a problem that the turn-on of the pilot thyristor U is delayed as well as the turn-on of the pilot thyristor U.As a result,
The on-current at the initial stage of light turn-on concentrates on the pilot thyristor, and the d1/dt tolerance decreases by a factor of V. Thus, dv/dt.

d i/d を耐量を損うことなく、光感度を改善する
ことは、従来のサイリスタでは限界があった。
Conventional thyristors have limitations in improving photosensitivity without impairing di/d tolerance.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、dv/dt耐駄などの特性を
犠牲にすることなく、di/dt耐量と光ijg 度(
ゲート感度)の増大を図ったサイリスクを提供すること
にある。
The present invention was made in consideration of such circumstances, and
The purpose of this is to improve di/dt resistance and optical intensity without sacrificing characteristics such as dv/dt resistance.
The objective is to provide a cyrisk with increased gate sensitivity).

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、サイリスクのベース層に形成した集電電極に
取囲まれるように複数のパイロットサイリスタを形成し
、これらのパイロットサイリスタの姪のゲート電極とエ
ミッタ電極を順次電気的に接続した構造とする。
The present invention has a structure in which a plurality of pilot thyristors are formed so as to be surrounded by a current collecting electrode formed on the base layer of the thyristor, and the niece gate electrode and emitter electrode of these pilot thyristors are sequentially electrically connected. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、dv/dt耐歌を低下させることなく
、各パイロットサイリスタのゲート感度を大きくするこ
とができ、さらに受光部の径を従来の2〜3倍以上も犬
きくすることが可能となる。この結果次のような利点が
得られる。第2、第3、・・・のパイロットサイリスタ
のゲート感度を大きくすることができるため第1パイロ
ツトサイリスタの電流集中が大幅に軽減されdi/dt
朗殴が増大する。まだ光サイリスタを構成した。1合、
受光部と光伝送系との光結合効率が改善され、発光ダイ
オードの駆動電流を軽減することができ、信頼性の高い
システムの実現が達成できる。また同−dv/dt耐量
で比較した場合、本発明を実施しない場合にくらべて光
感間が大幅に向上する。更に高温動作時のもれ電流分布
は、過電圧印加時の変位電流分布と同じであるから、も
れ電流による誤動作の防止に対しても、本発明は効果が
あり、サイリスタの旨温特性を大幅に改善できる。
According to the present invention, it is possible to increase the gate sensitivity of each pilot thyristor without reducing the dv/dt singing resistance, and it is also possible to increase the diameter of the light receiving part by more than 2 to 3 times compared to the conventional one. becomes. As a result, the following advantages can be obtained. Since the gate sensitivities of the second, third, etc. pilot thyristors can be increased, current concentration in the first pilot thyristor is significantly reduced, resulting in di/dt
Anger increases. Still constituted a light thyristor. 1 go,
The optical coupling efficiency between the light receiving section and the optical transmission system is improved, the driving current of the light emitting diode can be reduced, and a highly reliable system can be achieved. Furthermore, when compared with the same -dv/dt tolerance, the photosensitivity is significantly improved compared to the case where the present invention is not implemented. Furthermore, since the leakage current distribution during high-temperature operation is the same as the displacement current distribution when overvoltage is applied, the present invention is effective in preventing malfunctions due to leakage current, and greatly improves the effective temperature characteristics of the thyristor. can be improved.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下図面を参啜して本発明の一実施例について説明する
。第3図及び第4図は実施例に係るサイリスタの構成を
示すもので、第3図は平面配置祷成図、第4図は断面構
成図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 3 and 4 show the configuration of the thyristor according to the embodiment, FIG. 3 is a plan view of the arrangement, and FIG. 4 is a sectional view of the thyristor.

Pエミッタ層21、Nベース層22、Pベース層2s、
Nエミッタ@24dの4つの積層された半導体啼からな
る主サイリスタロの上記Nエミッタ@24dK隣接する
Pベース1230表面には、集電電極26が形成されて
おり、この集電電極26VC囲まれて複数のパイロット
サイリスタが形成されている。ここでは受光部27を備
えた第1パイロツトサイリスタ28と電気ゲートを備え
た第2、第3のパイロットサイリスク29.30が形成
されている。尚集電電極26の周辺部、っまシ、パイロ
ットサイリスタの周りに主すイリスタリが形成されてい
る。第1パイロツトサイリスタ葺は、受光部27の周り
に円環状のNエミッタ者24aを形成し、その表面にエ
ミッタ電極31を配設して構成される。また、第2、第
2パイロットサイリスタリ、すはPベース層23中に集
電電極26に囲まれて、Nエミツタ層24 b 、 2
4cをそれぞれ独立に形成し、これらのNエミッタ1i
懲24 b 、 24 cの表面にはそれぞれエミッタ
32.33を配設すると共に、Pベース層23上に各ゲ
ート電Q 34 r 35を形成して構成される。しか
してAI M等の配線層36(でよって、湾1パイロッ
トサイリスタ28のエミッタ電極31と第2パイロツト
サイリスタ29のゲート電極34が、第2パイロツトサ
イリスタ29のエミッタ電極32と第3パイロツトサイ
リスタリのゲート電離35が電気的に接続され、さらに
、第3パイロツトサイリスタリのエミッタ電極33と第
2パイロツトサイリスタリのゲート電極34が電気的に
接続されている。
P emitter layer 21, N base layer 22, P base layer 2s,
A collector electrode 26 is formed on the surface of the P base 1230 adjacent to the N emitter @ 24dK of the main thyristoro consisting of four laminated semiconductor layers of the N emitter @ 24d. A plurality of pilot thyristors are formed. Here, a first pilot thyristor 28 having a light receiving section 27 and second and third pilot thyristors 29 and 30 each having an electric gate are formed. The main iris is formed around the periphery of the current collecting electrode 26, around the pilot thyristor. The first pilot thyristor roof is constructed by forming an annular N emitter 24a around the light receiving section 27, and disposing an emitter electrode 31 on the surface thereof. Further, the second pilot thyristor is surrounded by the current collecting electrode 26 in the P base layer 23, and the N emitter layer 24b, 2 is surrounded by the current collecting electrode 26.
4c are formed independently, and these N emitters 1i
Emitters 32 and 33 are provided on the surfaces of the capacitors 24 b and 24 c, respectively, and gate electrodes Q 34 r 35 are formed on the P base layer 23. Therefore, the wiring layer 36 of AIM etc. (therefore, the emitter electrode 31 of the first pilot thyristor 28 and the gate electrode 34 of the second pilot thyristor 29 are connected to the emitter electrode 32 of the second pilot thyristor 29 and the third pilot thyristor 36). The gate ionization 35 is electrically connected, and furthermore, the emitter electrode 33 of the third pilot thyristor and the gate electrode 34 of the second pilot thyristor are electrically connected.

37.38は主サイリスタ25のカソード電極、アノー
ド電極である。
37 and 38 are the cathode electrode and anode electrode of the main thyristor 25.

さてこのように構成されたサイリスタのアノード端子に
正、カソード端子に負外る電圧を印加して、受光部27
に光ゲート信号hνを照射すると、第1パイロツトサイ
リスタ28の中央接合部の空乏層領域で光電流Iphが
発生し、こ−ス% 23とカソード電極37との間に設
けられた短絡部39を通して上記カソード電極37C・
で流れ込む。この結果光電流Iphは、第1パイロツト
サイリスタ領域のPベース1@23に横方向電位差を発
生させる。これによって第1パイロツトサイリスタ28
のNエミッタ24aが順方向にバイアスされる。この順
方向バイアス電圧の一番深い電位が、上記Nエミッタ層
24a−とPペース鳴23との間の接合部のビルトイン
ポテンシャルの値に近付くと、Nエミツタ層  ′24
hからPペース鳴23へ電子の注入が急激に増加し、第
1パイロツトサイリスタリはターンオンすることになる
。そして、この第1パイロツトサイリスタリのターンオ
ン電流は、配線層36を介して第2パイロツトサイリス
タ29のゲー) ’Jf、6 % 34 K流入し、こ
れによって第2パイロツトサイリスタUがターンオンす
ることになる。同僚にして、第2パイロツトサイリスタ
リのターンオンにより、第3パイロツトサイリスタ30
がターンオンする。さらに第3パイロツトサイリスタ3
0のターンオン電流は第2パイロツトサイリスタ巨のゲ
ート電1返34に流入し、集電電極26、短絡部39を
介してカソード電極37に流れる。この電流が主サイリ
スタ25のゲート電流として機能し、主サイリスタ25
がターンオンする。
Now, by applying a positive voltage to the anode terminal and a negative voltage to the cathode terminal of the thyristor configured in this way, the light receiving portion 27
When the photo-gate signal hν is irradiated, a photocurrent Iph is generated in the depletion layer region of the central junction of the first pilot thyristor 28, and the photocurrent Iph is generated through the short-circuit portion 39 provided between the cathode electrode 37 and the cathode electrode 37. The above cathode electrode 37C・
It flows in. As a result, the photocurrent Iph generates a lateral potential difference in the P base 1@23 of the first pilot thyristor region. As a result, the first pilot thyristor 28
The N emitter 24a of is forward biased. When the deepest potential of this forward bias voltage approaches the value of the built-in potential of the junction between the N emitter layer 24a- and the P paste layer 23, the N emitter layer '24
The injection of electrons from h to P pace sound 23 increases rapidly, and the first pilot thyristor turns on. Then, the turn-on current of the first pilot thyristor flows into the second pilot thyristor 29 via the wiring layer 36, thereby turning on the second pilot thyristor U. . By turning on the second pilot thyristor, the third pilot thyristor 30
turns on. Furthermore, the third pilot thyristor 3
The turn-on current of 0 flows into the gate electrode 34 of the second pilot thyristor, and flows through the current collecting electrode 26 and the short circuit 39 to the cathode electrode 37. This current functions as the gate current of the main thyristor 25, and the main thyristor 25
turns on.

一方、アノード端子とカソード端子間に、dy/dt値
の大きな電圧ノイズが印加された場合、Pペース鳴23
の全面に変位電流が流れる。この変位電流は、前述した
光電流と同じような働きをし、各パイロットサイリスク
リ1口。
On the other hand, when voltage noise with a large dy/dt value is applied between the anode terminal and the cathode terminal, P pace noise 23
A displacement current flows across the entire surface. This displacement current works in the same way as the photocurrent described above, and each pilot has one syringe.

口領域のPペース鳴23には、それぞれ横方向の電位差
VlrVt 、v3が生じる。しかし、上記のように第
1パイロツトサイリスタUのNエミツタ層24 aはエ
ミッタ電極31と配線層36を介して、第2パイロツト
サイリヌタυのゲート電極34に接続されていることか
ら、第2パイロツトサイリスタU領域のPペース鳴23
に発生する横方向電位差v2が、第1ノくイロットサイ
リスタリのNエミツタ層524 aに印加され、第1パ
イロツトサイリスタUのNエミッタ電極 24 aにが
かるノくイアスミ圧は第1パイロツトサイリスタ葺領戟
のPペース鳴23に発生する横方向電位差v1 と第2
ノ(イロソトサイリスタ症領域のPペース鳴23に発生
する横方向電位差v2との差となる。同様に第2パイロ
ツトサイリスタUのNエミッタ層24bにかかるバイア
ス電圧は、第2パイロツトサイリスタリ領域のPベース
層23で発生する横方向電位差v2と、第3パイロツト
サイリスタロ領域のPベース23に発生する横方向′電
位差■3となり、第3パイロツトサイリスタリのNエミ
ツタ層24cにかかるバイアス電圧は、第3パイロフト
サイリスタリ領域のPペース層23に発生する横方向′
を位差■3と、第2パイロツトサイリスタリ領域で発生
するPベース層23の横方向電位差v2との差となる。
Lateral potential differences VlrVt and v3 are generated in the P pace sound 23 in the mouth region, respectively. However, as mentioned above, since the N emitter layer 24a of the first pilot thyristor U is connected to the gate electrode 34 of the second pilot thyristor υ via the emitter electrode 31 and the wiring layer 36, P pace sound 23 in thyristor U area
A lateral potential difference v2 generated in the first pilot thyristor is applied to the N emitter layer 524a of the first pilot thyristor. The lateral potential difference v1 and the second
(This is the difference from the lateral potential difference v2 that occurs in the P pace sound 23 in the irosotothyristoric region. Similarly, the bias voltage applied to the N emitter layer 24b of the second pilot thyristor U is The lateral potential difference v2 generated in the P base layer 23 and the lateral potential difference 23 generated in the P base 23 of the third pilot thyristor region, and the bias voltage applied to the N emitter layer 24c of the third pilot thyristor is: Lateral direction' generated in the P paste layer 23 of the third pyroft thyristary region
is the difference between the potential difference (3) and the lateral potential difference v2 of the P base layer 23 generated in the second pilot thyristor region.

ここで各パイロットサイリスタリ、す1すのdv/dt
耐量は、それぞれのNエミッタ心24a、24b、24
cにバイアスされる電圧によって決定され、その値がそ
れぞれの接合のビルトインポテンシャルに近付くとNエ
ミッタから電子の注入が急激にはじまり、各パイロット
サイリスタはdv/dtターンオンする。しかし上記の
ごとく、谷パイロットサイリスタ28゜ヨ、すのNエミ
ッタ噛24a+24b124cにバイアスされる電圧は
、それぞれV。
Here, each pilot thyristor, dv/dt
The withstand capacity is for each N emitter core 24a, 24b, 24
determined by the voltage biased to c, when its value approaches the built-in potential of the respective junction, injection of electrons from the N emitter begins abruptly and each pilot thyristor turns on dv/dt. However, as mentioned above, the voltages biased to the N emitter pins 24a+24b124c of the valley pilot thyristor 28° and 28° are respectively V.

−V2. v2−v8. v3−v2  となり、その
値はどれも、各パイロットサイリスタ2B、29゜すの
Nエミッタ4z4a、z4blz4cの接合のビルトイ
ンポテンシャルよりも極めて低くおさえることができる
。従って各パイロットサイリスタ領域のPベース1曖2
3で発生する横方向電位が等しくなる様に各バイロフト
サイリスタの幾何学形状及びPベース抵抗を設定すれば
、dv/dt耐欧を低下させることなく、第1パイロソ
トサイリスタリの受光部27の径を大きくすることがで
きる。
-V2. v2-v8. v3-v2, and all of its values can be kept extremely lower than the built-in potential of the junction of each pilot thyristor 2B, 29° N emitter 4z4a, z4blz4c. Therefore, P base 1 ambiguity 2 of each pilot thyristor area
If the geometrical shape and P base resistance of each viroft thyristor are set so that the lateral potentials generated at 3 are equal, the light receiving part 27 of the first pyroft thyristor can be adjusted without reducing the dv/dt resistance. The diameter can be increased.

こうして本実姐例によれば、dv/dt耐量辷低耐量上
低下となく、各パイロットサイリスタのゲート感度を大
きくすることができ、また受光部の径を従来の2〜3倍
も大きくすることができる。従って、第2、第3のバイ
ロフトサイリスタのゲート感度を犬きくすることができ
るため第1バイロフトサイリスタの電流集中が軽減され
、d1/dt耐量が増大する。また受光部と光伝送系と
の光結合効率が改善され、発光ダイオードの庖動・電流
を軽減することができる。更にdv/d t iil+
4 欲を同じとすれば光感度の大幅な向上が図られる。
In this way, according to the present example, the gate sensitivity of each pilot thyristor can be increased without any deterioration in dv/dt withstand capacity or low withstand capacity, and the diameter of the light receiving part can be made 2 to 3 times larger than the conventional one. I can do it. Therefore, the gate sensitivities of the second and third viroft thyristors can be increased, so that current concentration in the first viroft thyristor is reduced and the d1/dt withstand capacity is increased. Furthermore, the optical coupling efficiency between the light receiving section and the optical transmission system is improved, and the sliding and current of the light emitting diode can be reduced. Furthermore, dv/d t il+
4. If the desire is the same, the photosensitivity can be greatly improved.

尚本発明は上記実施例にのみ限定されるものではない。Note that the present invention is not limited only to the above embodiments.

実施例では光サイリスタにつき例示したが、受光部27
にゲート電極を形成してなる電気トリガサイリスタにも
同様に適用することができる。また、パイロットサイリ
スタの形状や配++i構成は仕様に応じて定めればよい
ものであり、要は、複数のパイロットサイリスタをPペ
ース層に設けられた集電電極に囲まれる様に配置構成し
、各パイロットサイリスタの互いのNエミッタ電極とゲ
ート電極を順次電気的に接続すればよい。
In the embodiment, the optical thyristor was illustrated, but the light receiving section 27
The present invention can be similarly applied to an electrically triggered thyristor in which a gate electrode is formed. In addition, the shape and arrangement of the pilot thyristors may be determined according to the specifications, and in short, a plurality of pilot thyristors are arranged so as to be surrounded by current collecting electrodes provided on the P pace layer, The N emitter electrode and gate electrode of each pilot thyristor may be electrically connected in sequence.

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

第1図は従来構造サイリスイの一例を示す構成図、第2
図はその等価回路図、第3図は本発明の一纂類例を示す
サイリスタの平面図、第4図は同実施し1」サイリスタ
の新面構成図である。 25・・・主サイリスタ、28・・・第1バイロフトサ
イリスタ(元サイリスタ)、29・・・第2パイロツト
サイリスタ、30・・・第3パイロツトサイリスタ、2
4a〜24(1・・・Nエミツタ層、26・・・集電電
極、27・・・受光部、31.32.33・・・エミッ
タ電極、34.35・・・ゲート電極、36・・・配線
層、37・・・カソード電極、38・・・アノ−ド電極
。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図 ? 第3図 第4図
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional structure thyristor, and Figure 2 is a block diagram showing an example of a conventional structure.
The figure is an equivalent circuit diagram thereof, FIG. 3 is a plan view of a thyristor showing one example of the present invention, and FIG. 4 is a new configuration diagram of a thyristor according to the same implementation. 25... Main thyristor, 28... First viroft thyristor (former thyristor), 29... Second pilot thyristor, 30... Third pilot thyristor, 2
4a to 24 (1...N emitter layer, 26...collecting electrode, 27...light receiving section, 31.32.33...emitter electrode, 34.35...gate electrode, 36...・Wiring layer, 37... cathode electrode, 38... anode electrode. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2? Figure 3 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)導電型を交互に異ならせて積層された4つの半導
体層からなる主サイリスタのペース層中に上記主サイリ
スクのエミツタ層を除く他の3つの半導体層を共有する
複数のパイロットサイリスタのエミツタ層を、上記主サ
イリスタのエミツタ層から分離し、且つこの生サイリス
クのエミツタ層と同導電型にそれぞれ形成してなるサイ
リスタにおいて、上記各パイロットサイリスタを主サイ
リスクのエミツタ層に@接するベース層上に設けられた
集電電極の内側にそれぞれ配置し、且つ各パイロットサ
イリスタのエミツタ層に挾まれる各ベース層上にそれぞ
れゲート電極を形成し、各パイロットサイリスクのエミ
ツタ層上に設けられたエミッタ電極と上記ゲート電極を
順次電気的に接続した事を特徴とするサイリスタ。
(1) The emitters of a plurality of pilot thyristors that share three semiconductor layers other than the emitter layer of the main thyristor in the space layer of the main thyristor, which is composed of four semiconductor layers laminated with alternating conductivity types. In the thyristor in which the layers are separated from the emitter layer of the main thyristor and formed to have the same conductivity type as the emitter layer of the raw thyristor, each of the pilot thyristors is placed on a base layer in contact with the emitter layer of the main thyristor. A gate electrode is formed on each base layer which is arranged inside the provided current collecting electrode and which is sandwiched between the emitter layers of each pilot thyristor, and an emitter electrode is provided on the emitter layer of each pilot thyristor. A thyristor characterized in that the gate electrode and the gate electrode are sequentially electrically connected.
(2)複数個のパイロットサイリスタの内1つを光トリ
ガ信号によシ点弧駆動する事を特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のサイリスタ。
(2) The thyristor according to claim 1, wherein one of the plurality of pilot thyristors is driven to fire by an optical trigger signal.
JP57199961A 1982-11-15 1982-11-15 Thyristor Pending JPS5989461A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57199961A JPS5989461A (en) 1982-11-15 1982-11-15 Thyristor
DE8383108506T DE3374740D1 (en) 1982-11-15 1983-08-29 Radiation-controllable thyristor
EP83108506A EP0108874B1 (en) 1982-11-15 1983-08-29 Radiation-controllable thyristor
US06/527,477 US4595939A (en) 1982-11-15 1983-08-29 Radiation-controllable thyristor with multiple, non-concentric amplified stages
CA000436498A CA1188820A (en) 1982-11-15 1983-09-12 Radiation-controllable thyristor
CS836649A CS254968B2 (en) 1982-11-15 1983-09-13 Radiation-controllable semiconductor element

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