JPS6016755B2 - 光点弧サイリスタ - Google Patents
光点弧サイリスタInfo
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- JPS6016755B2 JPS6016755B2 JP54042652A JP4265279A JPS6016755B2 JP S6016755 B2 JPS6016755 B2 JP S6016755B2 JP 54042652 A JP54042652 A JP 54042652A JP 4265279 A JP4265279 A JP 4265279A JP S6016755 B2 JPS6016755 B2 JP S6016755B2
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- Japan
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/111—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
- H01L31/1113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors the device being a photothyristor
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は点弧感度をほとんど低下させることなくｄｖ／
ｄｔ耐量を向上できる構造の光点弧サイリスタに関する
。
ｄｔ耐量を向上できる構造の光点弧サイリスタに関する
。
光点弧サィリスタは光源に用いる発光ダイオードの光世
力が小さいため、電気点弧式サィリスタにくらべると数
十倍の点弧感度を必要とする。
力が小さいため、電気点弧式サィリスタにくらべると数
十倍の点弧感度を必要とする。
しかし光点弧感度を高めると一般にｄｖ／ｄｔ耐量すな
わち順方向阻止時の順印加電圧上昇率の謀点弧を起さな
い最大値は低下する。この相関関係を改善するため第１
図に示す構造が既に提案されている。この構造は素子全
体からみると面積比率のきわめて小さい受光部近傍にお
いて光点弧感度を高めるものであるので、これに相反す
る関係にあるｄｖ／ｄｔ耐量の低下の影響がそれほど大
きくないという特徴がある。すなわちＰｎＰｎ構造のサ
ィリスタシリコン基板の表面１からｎベース層２とＰベ
ース層３の間の中央接合が逆バイアスとなるサイリスタ
順方向電圧印加時に生ずる空間電荷領域の近傍まで達す
る受光部５を含む凹所５１を設け、この凹所５１の中心
に設けられた受光部５の底に光６を照射することにより
、この底の下方の中央接合附近に達する光量を多くした
ものである。凹所５１はこの凹所５１の外周部のＰ層３
，ｎ層４から該凹所の中心の受光部５に向って突出する
帯状部４１が形成されるように穴をあげられている。
わち順方向阻止時の順印加電圧上昇率の謀点弧を起さな
い最大値は低下する。この相関関係を改善するため第１
図に示す構造が既に提案されている。この構造は素子全
体からみると面積比率のきわめて小さい受光部近傍にお
いて光点弧感度を高めるものであるので、これに相反す
る関係にあるｄｖ／ｄｔ耐量の低下の影響がそれほど大
きくないという特徴がある。すなわちＰｎＰｎ構造のサ
ィリスタシリコン基板の表面１からｎベース層２とＰベ
ース層３の間の中央接合が逆バイアスとなるサイリスタ
順方向電圧印加時に生ずる空間電荷領域の近傍まで達す
る受光部５を含む凹所５１を設け、この凹所５１の中心
に設けられた受光部５の底に光６を照射することにより
、この底の下方の中央接合附近に達する光量を多くした
ものである。凹所５１はこの凹所５１の外周部のＰ層３
，ｎ層４から該凹所の中心の受光部５に向って突出する
帯状部４１が形成されるように穴をあげられている。
この帯状部４１は、凹所５１の中心の受光部５の下方の
前記中央接合附近において、照射光６により生成される
キャリヤがこの帯状部４１内のＰｎ接合直下のＰ層３部
分を、Ｐ層３の他の部分より通常低抵抗にされているが
故に、優先して流れるように設けられたものである。
前記中央接合附近において、照射光６により生成される
キャリヤがこの帯状部４１内のＰｎ接合直下のＰ層３部
分を、Ｐ層３の他の部分より通常低抵抗にされているが
故に、優先して流れるように設けられたものである。
そうすると公知のごとく、前記光生成キャリアは帯状部
４１内のＰｎ接合直下のＰ層において中心近傍の帯状部
先端から外側へ向う横方向電流となるのでこの電流は横
方向に先端から外側に向って電圧降下を伴ない、この電
圧降下によって真上の前記Ｐｎ接合は順バイアスされる
ようになる。
４１内のＰｎ接合直下のＰ層において中心近傍の帯状部
先端から外側へ向う横方向電流となるのでこの電流は横
方向に先端から外側に向って電圧降下を伴ない、この電
圧降下によって真上の前記Ｐｎ接合は順バイアスされる
ようになる。
すなわち、帯状部４１は凹所５１の中心に近い先端の電
位を最も上昇させ、この先端のＰｎ接合を最先に順バイ
アスにしてｎェミッタ層からの電子の注入をうながし、
そこにおいてこのサイリスタの点弧をはじめやすくする
ので、光点弧感度を高める作用をもつことになる。一方
、この凹所構造は、第１図Ａに示すように受光部５を除
く凹所５１内の４つの扇形部分が前述の帯状部４１を形
成するために設けられることに特徴がある。
位を最も上昇させ、この先端のＰｎ接合を最先に順バイ
アスにしてｎェミッタ層からの電子の注入をうながし、
そこにおいてこのサイリスタの点弧をはじめやすくする
ので、光点弧感度を高める作用をもつことになる。一方
、この凹所構造は、第１図Ａに示すように受光部５を除
く凹所５１内の４つの扇形部分が前述の帯状部４１を形
成するために設けられることに特徴がある。
しかしこの４つの扇形部分は光点弧にはほとんどあずか
らないだけでなく、この扇形の凹所直下の中央Ｐｎ接合
の急激な逆バイアス時（素子に対しては順方向電圧印加
となる）に形成される空間電荷領域を通して流れるＣ・
ｄｖ／ｄｔ（Ｃは接合容量）の大きさの変位電流（すな
わち充露々流）が第１図Ａ）に３本の矢印で示すように
帯状部４１に流れこみ、前述の光点弧の場合と同様の理
由で、帯状部４１先端においてサィリスタを点弧しやす
くするために、この扇形部分に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の
低下は素子全体のＰｎ接合に関わるｄｖ／ｄｔの低下程
ではないが依然として避けらなかった。本発明はこのよ
うな構造に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の低下を生じないでし
かも光点弧感度の高い光点弧サィリスタを提供すること
を目的とする。
らないだけでなく、この扇形の凹所直下の中央Ｐｎ接合
の急激な逆バイアス時（素子に対しては順方向電圧印加
となる）に形成される空間電荷領域を通して流れるＣ・
ｄｖ／ｄｔ（Ｃは接合容量）の大きさの変位電流（すな
わち充露々流）が第１図Ａ）に３本の矢印で示すように
帯状部４１に流れこみ、前述の光点弧の場合と同様の理
由で、帯状部４１先端においてサィリスタを点弧しやす
くするために、この扇形部分に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の
低下は素子全体のＰｎ接合に関わるｄｖ／ｄｔの低下程
ではないが依然として避けらなかった。本発明はこのよ
うな構造に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の低下を生じないでし
かも光点弧感度の高い光点弧サィリスタを提供すること
を目的とする。
この目的は上述の例の光サィリスタにおいて、第１層側
半導体表面の中心部近傍に第２層の一部分が露出され、
この露出された第２層の部分には、この第２層の部分の
周囲の第１層から少なくとも前記中心部まで延長される
帯状部が残され、該帯状部の第１層と前記第２層の部分
との接合表面に沿って第１層を貫通するように掘られる
細溝部と、前記中心部の表面から同様に掘られる受光部
とからなる凹所の深さがそれぞれ前記電圧印加時に第２
、第３層間の接合の逆バイアスにより形成される空間電
荷領域の近傍に達するようにされ、細溝部により挟まれ
た帯状部と前記第２層の部分とのそれぞれの第１層側表
面には電極が前記第１層に設けられた電極を延長して形
成されることにより達成される。以下本発明の実施例を
図を用いて説明する。
半導体表面の中心部近傍に第２層の一部分が露出され、
この露出された第２層の部分には、この第２層の部分の
周囲の第１層から少なくとも前記中心部まで延長される
帯状部が残され、該帯状部の第１層と前記第２層の部分
との接合表面に沿って第１層を貫通するように掘られる
細溝部と、前記中心部の表面から同様に掘られる受光部
とからなる凹所の深さがそれぞれ前記電圧印加時に第２
、第３層間の接合の逆バイアスにより形成される空間電
荷領域の近傍に達するようにされ、細溝部により挟まれ
た帯状部と前記第２層の部分とのそれぞれの第１層側表
面には電極が前記第１層に設けられた電極を延長して形
成されることにより達成される。以下本発明の実施例を
図を用いて説明する。
第２図において第１図に対応する部分には同じ符号が付
せられている。第２図に示される帯状部４１は第１図に
おけると同様に表面より順電圧阻止状態で生ずるＰベー
ス層３の空間電荷領域の近傍に達する凹所内の中心の受
光部５に向って突出している。これらの帯状部４１の寸
法は例えばシリコンウェハー径鼠収に対して幅０．５側
、長さ０．５肋でしかも点線で示される短絡領域３１の
直径は１．５胸と小さい関係にある。この場合は帯状部
４１を挟む凹所は幅を狭くして細溌部５２を形成するよ
うにされ、この細溝部５２の外側の領域３１ではェミッ
タ層は設けられないでＰベース層３が表面に達し、ェミ
ッタ層に接するカソード電極７に短絡している。
せられている。第２図に示される帯状部４１は第１図に
おけると同様に表面より順電圧阻止状態で生ずるＰベー
ス層３の空間電荷領域の近傍に達する凹所内の中心の受
光部５に向って突出している。これらの帯状部４１の寸
法は例えばシリコンウェハー径鼠収に対して幅０．５側
、長さ０．５肋でしかも点線で示される短絡領域３１の
直径は１．５胸と小さい関係にある。この場合は帯状部
４１を挟む凹所は幅を狭くして細溌部５２を形成するよ
うにされ、この細溝部５２の外側の領域３１ではェミッ
タ層は設けられないでＰベース層３が表面に達し、ェミ
ッタ層に接するカソード電極７に短絡している。
この横造においては細溝部５２に挟まれた領域の下で発
生し、点弧に影響する変位電流は面積が小さいので小さ
く、細溝部５２の外側の領域３１でｄｖ／ｄｔにより発
生する変位電流は短絡電極７へ流ぜる方が抵抗が低いの
で大部分短絡電極７から抜き取られ、第１図ように帯状
部４１に流れ込むことがなく、この凹所によるｄｖ／ｄ
ｔによる点弧を抑制し、ｄｖ／ｄｔ耐量を向上させるこ
とができる。この構造では凹所の面積は減少するが、前
述のように側方の領域の光は点弧に対し‘まとんどあず
からないので、それによる光点弧感度の低下はほとんど
なく、第１図の凹所構造が高い光点弧感度を有するのと
同様の理由でやはり高い光点弧感度を維持している。こ
の光点弧感度について説明すると、第２図の帯状部４１
は第１図の帯状部４１と同様に形成される。
生し、点弧に影響する変位電流は面積が小さいので小さ
く、細溝部５２の外側の領域３１でｄｖ／ｄｔにより発
生する変位電流は短絡電極７へ流ぜる方が抵抗が低いの
で大部分短絡電極７から抜き取られ、第１図ように帯状
部４１に流れ込むことがなく、この凹所によるｄｖ／ｄ
ｔによる点弧を抑制し、ｄｖ／ｄｔ耐量を向上させるこ
とができる。この構造では凹所の面積は減少するが、前
述のように側方の領域の光は点弧に対し‘まとんどあず
からないので、それによる光点弧感度の低下はほとんど
なく、第１図の凹所構造が高い光点弧感度を有するのと
同様の理由でやはり高い光点弧感度を維持している。こ
の光点弧感度について説明すると、第２図の帯状部４１
は第１図の帯状部４１と同様に形成される。
この帯状部４１は両側でこれを挟む凹所が織溝状に形成
されている点と細溝部の外側でＰ層３が基板表面に露出
することによりカソード電極７と短絡している点におい
て、第１図の扇状の凹所部分と異なる。この細溝部５２
が帯状部４１のＰｎ接合より深く形成されていることに
より、このＰｎ接合直下のＰ層部分に流れ込む光点狐電
流を第１図の従来の構造の場合と同様に、本発明の場合
は短絡領域３１を経てカソード電極７の方へ流れること
を妨ぐ作用をして有効に帯状部先端のＰ層電位を高くし
て点弧感度を高めている。例えば上述したシリコン径６
４脚、凹部全体の直径１．５側、で平均電流１２００Ａ
、逆阻止電圧４０００Ｖに設計された光点弧サィリス外
こおいて、帯状部の幅と長さとがそれぞれ０．５脇で、
細溝状の凹部で挟み、中心に受光部を形成する構造の場
合、光点弧パワー２ｈｗのときｄｖ／ｄｔ耐量は第１図
に示す従来構造では４６０Ｖ／ｒ ｓｅｃであったが、
１１００Ｖ／仏 ｓｅｃであったが、１１００Ｖ／山
ｓｅｃと向上した。また第４図のように帯状部が２本の
ときは光点弧パワー２ｈｗでｄｖ／ｄｔ耐量は２０００
Ｖ／仏ｓｅｃとなり、本発明が優れた効果を持つことが
確認された。第３図は別の実施例で帯状部４１が３本設
けられ、その中央に受光部５を設け、紬溝部５２の外側
の領域３１ではェミツタ層の電極７に短絡している。
されている点と細溝部の外側でＰ層３が基板表面に露出
することによりカソード電極７と短絡している点におい
て、第１図の扇状の凹所部分と異なる。この細溝部５２
が帯状部４１のＰｎ接合より深く形成されていることに
より、このＰｎ接合直下のＰ層部分に流れ込む光点狐電
流を第１図の従来の構造の場合と同様に、本発明の場合
は短絡領域３１を経てカソード電極７の方へ流れること
を妨ぐ作用をして有効に帯状部先端のＰ層電位を高くし
て点弧感度を高めている。例えば上述したシリコン径６
４脚、凹部全体の直径１．５側、で平均電流１２００Ａ
、逆阻止電圧４０００Ｖに設計された光点弧サィリス外
こおいて、帯状部の幅と長さとがそれぞれ０．５脇で、
細溝状の凹部で挟み、中心に受光部を形成する構造の場
合、光点弧パワー２ｈｗのときｄｖ／ｄｔ耐量は第１図
に示す従来構造では４６０Ｖ／ｒ ｓｅｃであったが、
１１００Ｖ／仏 ｓｅｃであったが、１１００Ｖ／山
ｓｅｃと向上した。また第４図のように帯状部が２本の
ときは光点弧パワー２ｈｗでｄｖ／ｄｔ耐量は２０００
Ｖ／仏ｓｅｃとなり、本発明が優れた効果を持つことが
確認された。第３図は別の実施例で帯状部４１が３本設
けられ、その中央に受光部５を設け、紬溝部５２の外側
の領域３１ではェミツタ層の電極７に短絡している。
第４図は帯状部４１が２本の例であり、第５図は１本の
例で、それぞれ受光部５は紬溝部５２と離れて帯状部の
幅より少し小さい径を有する円形に形成されており、何
れも第１，２，３図に対応する部分には同じ符号が付さ
れているが、受光部５および細溝部５２の深さは何れも
ェミツタ層４とｎベース層３の間の接合を貫通している
。なおこれらの実施例ではｎベース層の短絡領域３１の
形状は円形であるが、これはェミツタ層のためのＰ形不
純物の選択拡散のマスクパターンの製作の容易さから釆
たもので、短絡領域３１を狭めて細溝部５２の近傍のみ
にしても変位電流の帯状部４１への流れ込みは十分阻止
できる。本発明は受光部領域および帯状部領域以外で発
生した変位電流をェミツタの内側に設けられた短絡電極
から抜き取ることより、高い光点弧感度をほとんど低下
させることなくこの構造に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の低下
を少なくして従来より向上させる効果をもつものである
。
例で、それぞれ受光部５は紬溝部５２と離れて帯状部の
幅より少し小さい径を有する円形に形成されており、何
れも第１，２，３図に対応する部分には同じ符号が付さ
れているが、受光部５および細溝部５２の深さは何れも
ェミツタ層４とｎベース層３の間の接合を貫通している
。なおこれらの実施例ではｎベース層の短絡領域３１の
形状は円形であるが、これはェミツタ層のためのＰ形不
純物の選択拡散のマスクパターンの製作の容易さから釆
たもので、短絡領域３１を狭めて細溝部５２の近傍のみ
にしても変位電流の帯状部４１への流れ込みは十分阻止
できる。本発明は受光部領域および帯状部領域以外で発
生した変位電流をェミツタの内側に設けられた短絡電極
から抜き取ることより、高い光点弧感度をほとんど低下
させることなくこの構造に基づくｄｖ／ｄｔ耐量の低下
を少なくして従来より向上させる効果をもつものである
。
第１図は従来の光点弧サィリスタの一例の受光部附近を
示し、Ａは平面図、ＢはＡ−Ａ′線断面図、ＣはＢ一８
線断面図、第２図は本発明の一実施例の受光部附近を示
し、Ａは平面図、ＢはＣ−Ｃ′線断面図、ＣはＤ−〇線
断面図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ異なる実施
例の受光部の平面図、である。 １・・・・・・半導体表面、２・・・・・・ｎベース層
、３・・・・・・Ｐベース層、３１・・・…短絡領域、
４・・・・・・ｎェミツタ層、４１・・・・・・帯状部
、５・・・・・・受光部、６２・・・…細綾部。 升１図 オ２四 ７３図 矛△図 キ５図
示し、Ａは平面図、ＢはＡ−Ａ′線断面図、ＣはＢ一８
線断面図、第２図は本発明の一実施例の受光部附近を示
し、Ａは平面図、ＢはＣ−Ｃ′線断面図、ＣはＤ−〇線
断面図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ異なる実施
例の受光部の平面図、である。 １・・・・・・半導体表面、２・・・・・・ｎベース層
、３・・・・・・Ｐベース層、３１・・・…短絡領域、
４・・・・・・ｎェミツタ層、４１・・・・・・帯状部
、５・・・・・・受光部、６２・・・…細綾部。 升１図 オ２四 ７３図 矛△図 キ５図
Claims (1)
- １ 半導体に交互に異なる導電形を有し互に隣接する第
１層ないし第４層を形成し、第１層および第４層にそれ
ぞれ電極を設け、第１，第２層間および第３，第４層間
のＰｎ接合をそれぞれ順バイアスする電圧を前記両電極
に印加し、第１層側の半導体表面の中心部に光を照射し
て点弧させるものにおいて、第１層側半導体表面の中心
部近傍に第２層の一部分が露出され、この露出された第
２層の部分には、この第２層の部分の周囲の第１層から
少なくとも前記中心部まで延長される帯状部が残され、
該帯状部の第１層と前記第２層の部分との接合面に沿つ
て第１層を貫通するように掘られる細溝部と、前記中心
部の表面から同様に第１層を貫通するように掘られる受
光部とからなる凹所の深さがそれぞれ前記電圧印加時に
第２，第３層間の接合の逆バイアスにより形成される空
間電荷領域の近傍に達するようにされ、細溝部により挾
まれた帯状部と前記第２層の部分とのそれぞれの第１層
側表面には電極が前記第１層に設けられた電極を延長し
て形成されていることを特徴とする光点弧サイリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54042652A JPS6016755B2 (ja) | 1979-04-09 | 1979-04-09 | 光点弧サイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54042652A JPS6016755B2 (ja) | 1979-04-09 | 1979-04-09 | 光点弧サイリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55134971A JPS55134971A (en) | 1980-10-21 |
| JPS6016755B2 true JPS6016755B2 (ja) | 1985-04-27 |
Family
ID=12641932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54042652A Expired JPS6016755B2 (ja) | 1979-04-09 | 1979-04-09 | 光点弧サイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016755B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138176A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-26 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | Photo ignition thyristor |
| JPS5998556A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 光トリガサイリスタ |
-
1979
- 1979-04-09 JP JP54042652A patent/JPS6016755B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55134971A (en) | 1980-10-21 |
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