JPS6011815B2 - サイリスタ - Google Patents

サイリスタ

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JPS6011815B2
JPS6011815B2 JP54087616A JP8761679A JPS6011815B2 JP S6011815 B2 JPS6011815 B2 JP S6011815B2 JP 54087616 A JP54087616 A JP 54087616A JP 8761679 A JP8761679 A JP 8761679A JP S6011815 B2 JPS6011815 B2 JP S6011815B2
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善則 行本
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明はサィリスタに係り、特に耐圧の向上と制御速
度の向上とを図るための改良に関するものである。 第1図は従来のサィリスタの一例を示す断面図である。 図において、1はp形ェミツタ層(p8層)、2はpE
層1の一方の表面に形成されたn形ベース層(nB層)
、3はnB層2の表面に形成されたp形ベース層(pB
層)、4‘まpB層3の表面部の一部分に形成されたn
形ェミツタ層(nE層)、5はpE層1の他方の表面上
に形成された陽極電極、6はnE層4の表面上に形成さ
れた陰極電極、7はp8層3のn6層4の形成領域を除
く表面上の−部に形成されたゲート電極である。ところ
で、このようなサィリスタの制御速度を規定するターン
オン時間tonは、n8層4からpB層3に注入された
電子がこのp8層3内を拡散してnB層2に到達する時
情歌,とし、.pB層1からnB層2に注入された正孔
がこのnB層2内を拡散してpB層3に到達する時間t
2とすると、近似的にのnごノt.・t2で与えられる
。 従って、サイリスタの制御速度の向上を図るため‘こは
、ターンオン時間bnごノ7でを短くする必要があるの
で、p8層3のn8層4とnB層2との間にはさまれた
部分の厚さW6,を薄くして時間らを短くするとともに
n8層2の厚さを薄くして時間らを短くする必要がある
。 一方、順方向電圧印加時の耐圧の向上を図るためには、
nB層2の厚さを厚くすることは勿論、n8層4とnB
層2との間にはさまれたp8層3の厚さW8,を厚くす
るとともにp8層3の不純物濃度を十分大きくする必要
があり、上述の時間Lおよびt2の増大をもたらす。こ
のように、従来のサィリスタでは、制御速度の高速化と
高耐圧とが相矛盾し、耐圧を低下させることなく、制御
速度の高速化を図ることが容易ではないという問題があ
った。また、p8層1からnB層2への正孔の注入量が
大きいために、主電流しや断速度を大きくできないとい
う問題もあった。この発明は、上述の問題点に鑑みてな
されたもので、順方向電圧が印加された時に、ゲート電
極が設けられたベース層に印加される電圧を小さくする
ことができるような構造にすることによって、耐圧を低
下させることなく「制御速度を高速化することができる
サィリスタを提供することを目的とする。 第2図はこの発明の一実施例のサィリスタを示す断面図
である。 図において、8はnB層2のpB層3との境界面部に互
いに所定間隔(図示松)を隔てて島状もしくは櫛状にp
B層3からnB層2内に突出するように設けられたp形
ゲート領域、9はnB層2の、p8層1との境界面部の
p形ゲート領域8と対向しない部分にのみ島状もしくは
樹状に設けられたn」形領域である。 このようなこの実施例のサイリスタでは、p形ゲート領
域8の相互間の間げきをねとし、pB層3のnE層4と
nB層2と間にはさまれた部分の厚さをWB2とし、p
B層3の不純物濃度をNaとし、nB層2の不純物濃度
をNdとするとともに、pE層1とnE層4との間に順
方向電圧が印加された時にpB層3およびp形ゲート領
域8とnB層2との間に印加される電圧をVとすると、
p形ゲ−ト領域8からnB層2内へ伸びる空乏層の伸び
ん1,は次式で表わされる。 I,=K席・・・・・・.・〔1〕 ここで、Kはサイリスタ素子の構成材料の誘電率と少数
キャリャの電荷とによって決まる常数である。 上記〔1〕式と同様に、n8層2からpB層3内へ伸び
る空乏層の伸び1,は次式で表わされる。 ,2=K億小皿上記〔1〕式の空乏層の伸び1,によっ
てp形ゲート領域8の相互間の間げさぞが閉鎖されてオ
フ状態が保持されるとともに、上記
〔0〕式の空乏層の
伸び12がnE層4に到達してパンチスルーを起すこと
がないようにするためには次式を満足する必要がある。 a=1・=K席 wB2>12=K席・・・・・・・・・皿従って、上記
〔m〕式から次の関係式が得られる。 Nd。 a2<Nュ・け燈な……”〔W〕上記〔W〕式を満足す
るように、nB層2、pB層3およびp形ゲート領域8
を設定すれば、パンチスルーを起すことなく、オフ状態
が保持される。 しかも、p形ゲート領域8のnB層2内への突出厚さを
Lとすると、nB層2からp8層3内へ伸びる空乏層の
伸びは近似的に1/lxp(汀L/幻)で与えられる。
ここで、L/2=1であると仮定すると、この実施例に
おける空乏層の伸び12は、L=0である従来例の場合
の空乏層の伸びの約1′23になるので、p8層3の厚
さW82を従来例の場合のpB層3の厚さW8.の約1
/23にすることができる。従って、電子のpB層3の
厚さWB2を拡散する時間ちを従来例の場合の時間t,
の約1′23にすることができるので、nB層2の厚さ
を薄くして正孔のnB層2を拡散する時間t2を短くす
ることなく、ターンオン時間郭onを従来例の場合の夕
−ンオン時間のnの約1′51こすることが可能となり
、耐圧を低下させることなく、ターンオン時の制御速度
の高速化を図ることができる。また、n+形領域9が設
けられているので、上記順方向電圧印加時にp形ゲート
領域8の周辺からnB層2内に等距離に伸びる空乏層が
n十形領域9に到達してnB層2内をほとんど空乏化す
ることができる。 このために、nB層2内には空乏化されない領域がほと
んどない上に、n十形領域9内の正孔密度が小さいので
、このn十形領域9は、pE層1からの正孔の注入量を
減少させてターンオフ時の正孔の消滅に要する時間を短
かくするのに役立つとともに、日頃方向電圧降下を極め
て小さくすることができる。このように、この実施例で
は、耐圧を低下させることなく、制御速度の高速化を図
ることができる。 この実施例では、nB層2の、p形ゲート領域8と対向
しないpE層1との境界面部の部分にのみ島状もしくは
櫛状のび形領域9を設けたが、必ずしもn+形領域9を
島状もしくは樹状にする必要がなく、第3図に示すよう
に、n+形領域9の厚さを、p形ゲート領域8と対向す
る部分では薄く、p形ゲート領域8と対向しない部分で
は厚くなるようにしても、この実施例と同様の効果があ
る。 なお、この実施例では、ゲート電極7がpB層3上にあ
る場合について述べたが、この発明はこれに限らず、ゲ
ート電極がn8層上にある場合にも適用することができ
る。 以上、説明したように、この発明のサィリスタでは、第
1伝導形のベース層の第2伝導形のベース層との境界面
部に互いに所定間隔を隔てて島、もしくは櫛状に上記第
2伝導形のベース層から記第1伝導形のベース層内へ突
出するように第2伝導形のゲート領域を設けるとともに
上記第1導形のベース層の第2伝導形のェミッタ層との
界面部の上記第2伝導形のゲート領域と対向しない部分
のみにもしくは当該部分に残余の部分より厚さの厚い高
不純物濃度の第1伝導形の領域を三け、上記第2伝導形
のゲート領域の相互間の間げきを後とし、上記第2伝導
形のベース層の厚さWBとし、この第2伝導形のベース
層の不純物字度をNaとし、上記第1伝導形ベース層の
不純濃度をNaとしたとき、Nd・a2<Nz・WB2
なる関係式を満足させるようにしたので、パンチス′
一を起すことなく、オフ状態が保持される。 し力も、上記第1伝導形のベース層から上記第2伝導形
のベース層内へ伸びる空乏層の伸びが従来例のそれより
格段に短かくなるので、上記第2伝導形のベース層の厚
さを、従釆例のそれより大幅に薄くすることができる。
これによって、第1伝導形のェミツタ層から上記第2伝
導形のベース層に注入されたキャリャがこの第2伝導体
のベース層内を拡散して上記第1伝導形のベース層に到
達する時間を、従来例のそれより極めて短かくすること
が可能となり、耐圧を低下させることなく、ターンオン
時の高速化を図ることができる。また、H頂方向電圧印
加時に、上記第2伝導形のゲート領域の周辺から上記第
1伝導形のベース層内に等距離に伸びる空乏層が上記第
1伝導形の領域に到達して上記第1伝導形のベース層内
をほとんど空乏化することができる上に、上記第1伝導
形の領域が上記第2伝導形のェミツタ層からのキャリア
の注入量を減少させてターンオフ時のキャリャの消滅に
要する時間を短かくすることができる。従って、耐圧を
低下させることなく、制御速度の高速化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従釆のサィリスタの一例を示す断面図、第2図
はこの発明の−実施例のサイリスタを示す断面図、第3
図はこの発明の他の実施例のサィリスタを示す断面図で
ある。 図において、1は第2伝導形のェミッタ層、2は第1伝
導形のベース層、3は第2伝導形のベース層、4は第1
伝導形のェミッタ層、8は第2伝導形のゲート領域、9
は第1伝導形の高不純物濃度領域である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一もしくは相当部分を
示す。第3図 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1伝導形のエミツタ層と第2伝導形のベース層と
    第1伝導形のベース層と第2伝導形のエミツタ層とが順
    次隣接して形成されたものにおいて、上記第1伝導形の
    ベース層の上記第2伝導形のベース層との境界面部に互
    いに所定間隔を隔てて島状もしくは櫛状に上記第2伝導
    形のベース層から上記第1伝導形のベース層内へ突出す
    るように第2伝導形のゲート領域を設けるとともに上記
    第1伝導形のベース層の上記第2伝導形のエミツタ層と
    の境界面部の上記第2伝導形のゲート領域と対向しない
    部分のみにもしくは当該部分に残余の部分より厚さの厚
    い高不純物濃度の第1伝導形の領域を設け、上記第2伝
    導形のゲート領域の相互間の間げきを2aとし、上記第
    2伝導形のベース層の厚さをW_aとし、この第2伝導
    形のベース層の不純物濃度をN_aとし、上記第1伝導
    形のベース層の不純物濃度をN_dとしたとき、N_d
    ・a^2<N_a・W_a^2なる関係式を満足させる
    ようにしたことを特徴とするサイリスタ。
JP54087616A 1979-07-09 1979-07-09 サイリスタ Expired JPS6011815B2 (ja)

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US06/165,480 US4275408A (en) 1979-07-09 1980-07-03 Thyristor
CA000355832A CA1145064A (en) 1979-07-09 1980-07-09 Thyristor

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JPS5610970A JPS5610970A (en) 1981-02-03
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