JPS6035833B2 - サイリスタ - Google Patents

サイリスタ

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Publication number
JPS6035833B2
JPS6035833B2 JP2394280A JP2394280A JPS6035833B2 JP S6035833 B2 JPS6035833 B2 JP S6035833B2 JP 2394280 A JP2394280 A JP 2394280A JP 2394280 A JP2394280 A JP 2394280A JP S6035833 B2 JPS6035833 B2 JP S6035833B2
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JP
Japan
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auxiliary
thyristor
emitter
main
emitters
Prior art date
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JP2394280A
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JPS55130166A (en
Inventor
ペ−タ・フオス
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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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
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41716Cathode or anode electrodes for thyristors
    • 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
    • H01L29/7428Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action having an amplifying gate structure, e.g. cascade (Darlington) configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主サィリスタに属する主ェミッタおよびゲート
電極を有する半導体素体と、その半導体素体中に集積さ
れた前記のゲート電極と主ェミッタとの間に配置された
第一の補助サィリスタと、第二の補助サィリスタとを備
えたサィリスタに関する。
そのようなサィリスタは既に記述されている。
補助サィリス外まゲート電極を経て供給されるゲート電
流を増幅する目的を持つ。一,三の応用例に対しては唯
一の補助サィリスタで十分であるが、他の場合には、こ
れに反して2つの補助サィリスタが必要である。補助サ
ィリス外まこの場合カスケード(cascade)接続
(第一の補助サィリスタの出力が第二の補助サィリスタ
の制御部の入力となるように接続する方式。)される。
周知のように、サィリスタは、ゲート電流によってのみ
点弧するのではなくて、主電極部に印加された過電圧ま
たは急峻な電圧上昇(dv/dt点弧)によっても点弧
する。
dv/dt変位電流による点弧の場合に、さらにサィリ
ス夕のスナバ回路に含まれるコンデンサの放電電流が、
点狐領域の十分な広がりの起こる前にサィリスタが局部
的に過熱されるほど急速に上昇して急速なdi/dt電
流が加わるならば、サィリスタは破壊に至ることがある
。このようなdv/dt点弧時にサイリスタを高負荷か
ら守るため、主サィリスタに対して有なdv/dt負荷
が加わったとき先ず補助サィリスタを点弧し、その主電
流で次に主サィリスタを点弧するように補助サィリスタ
を設計することはすでに提案されている。この場合には
、主サイリスタに大きなゲート電流が流入するから、主
サィリスタの点弧は初めから大きな面積で起こり、小さ
い面積での高い特別のサィリスタの破壊は避けられる。
しかし、このような従来のdv/dt負荷にして感度の
高い補助サイリスタもつそのようなサイリスタは、例え
ばdv/dt負荷の際に点狐用パルストランスを介して
ノイズがゲートリード線に供給されるならば、dv/d
t電流のゲート電流が加わるのでサィリスタの最大許容
dv/dt値よりはるかに下にあるdv/dt値で既に
点弧されてしまう問題点もある。
本発明は、最初に述べた種類のサィリスタを改良し、サ
ィリスタが一方では高いターンオン負荷に対して確実に
保護されるが、しかし許容限度より下にあるdv/dt
負荷においてゲートリードーこノイズの入った際にも点
弧されることのないようにすることを目的とする。
この目的は、主サィリスタと第一と第二の各補助サイリ
ス夕がそれぞれのサィリス外こ属するェミッタを別々に
して共通基板に集積され、主サィリス外こ属する主ヱミ
ッ外ま両補助サィリス夕にそれぞれ属する第一と第二の
補助ェミツタを取り囲み、さりこ第一の補助ェミッ夕は
主サィリスタのゲート電極の円形外縁に沿った円形内縁
を有して取り囲み、第二の補助ェミッタは第一の補助ェ
ミッタと主ェミッタの間において円形状を有して並設さ
れ、両補助サィリス夕は共通の補助ェミッタ電極で覆わ
れることにより、互に並列接続にされると共に、この共
通の補助ェミッタ電極は第二の補助ェミッタを完全に被
覆し、さらにまた第二の補助サィリスタが第一の補助サ
ィリスタと主サィリス夕より低い臨界オフ電圧上昇率(
dv/dt)負荷により点弧するような形状とすること
により達成される。
本発明の主旨は、それ故、サィリスタがゲート点弧電流
を増幅してdi/dt破壊を防ぐためとdv/dt負荷
に対する保護のために2つの目的の異なる補助サィリス
タを備え、これらの補助サィリスタは互に並列接続され
、かつ主サイリスタに対してはそれぞれカスケード接続
されることにある。
本発明を、第1図ないし第6図に関し、3つの実施例を
引用して詳細に説明する第1図および第2図は第一の実
施例の断面と平面図、第3図および第4図は第二の実施
例の断面および平面図、第5図および第6図は第三の実
施例の断面および平面図である。
第1図および第2図は、サィIJスタの半導体素体の細
部を示す。
第2図の実線は第1図に斜線を付した電極領域を示し、
第2図の点線は第1図の各ヱミッタにそれぞれ対応する
ように描かれている。半導体素体は基板1を有する。基
板1は主ェミッタ2を有し、それを主ェミツタ電極3が
覆っている。基板1の上には、ゲート電極7が設けられ
ている。ゲート電極7と主ェミツタ2との間には第一の
補助ェミッタ4がゲート電極7を取り囲むように位置し
、それは補助ェミツタ電極6と接触している。第一の補
助ェミッタ4は第一の補助サィリスタに属し、一方主ェ
ミッタ2は主サィリスタに属する。第一の補助ェミッタ
の側部に第二の補助サィリスタに属する第二の補助ェミ
ッタ5が並設されている。第二の補助ェミッタ5は、補
助ェミッタ電極6によって完全に覆われている。補助ェ
ミツタ4および5は、共に主ェミツタ2によって囲まれ
ている。補助ェミッタ4および5は、そこで、第二の補
助ェミッタ5を有する第二の補助サィリスタが、第一の
補助ェミッタ4を有する第一の補助サィリスタよりdv
/dt負荷に対し高い感度を有するように設計されてい
る。
これは、例えば両補助ェミツタの直径の比が所定値とな
るようにすることによって得られる。上記の点弧条件は
、ェミッタが寸法に対して次の式にあてはまるときに常
に運せられる。r亥−r12くr多;ここでrlおよび
r2はエミツタ4の内側および外側半径、r3はェミッ
タ5の外側半径である(例えばrl=2側、r2=3肌
でr3=3柳)。
主サィリスタを破壊に導くような急激なdv/dt負荷
がサィリスタの主電極に印加されると、図示しない逆バ
イアスが接合の全面で発生したdv/dt変位電流が補
助ヱミッ夕電極6に向って流れる際こ電位差が生じ、第
ニの補助ェミッタ5を有する第二の補助サィリスタの中
央部で最先にヱミッタ接合を日頃/ゞィァスし、ここで
点弧が主サィリスタよりも先に起る。
第二の補助サイリスタの主電流は、周知のように、その
際補助ェミツタ電極6を経て主ェミツタ2に流れ、主サ
イリスタをつづいて点弧する。それにより主サィリス外
ま大きな面積で点弧するので、dv/dt負荷に伴なう
di/dt電流で破壊されないですむ。これに対し、第
一の補助サィリス外よェミッタ面積が4・さし・のでd
v/dt変位電流が流れることによる電位差がェミッタ
Pの接合を順バイアスするには不充分のため真弧感度が
低いという異なる設計仕様に基づいて、dv/dt負荷
に対し第二の補助サィリスタより感度が低いから、同じ
dv/dt負荷によっては点弧されない。第一の補助ェ
ミッタの幅r2一rlは、第二の補助ェミッタの幅に関
して、上記の条件が満足される限り広い範囲で選択でき
る。それによって第一の補助サィリスタはたとえdv/
dt負荷の間にゲートリード線からノイズ電流がゲート
電極7に流れることがあっても、確実にdv/dt点弧
しないようにdv/dt点弧感度を充分に低くすること
ができる。第一補助サィリスタは中心にあるゲート電極
7に点孤電流が入力されたとき点弧して、出力電流を補
助ェミッタ電極6を経て主サィリスタに供給することに
より、主サィリスタを大きな面積で点弧ごせ主サィリス
タをdt/df破壊から防ぐ目的をもつ。
また第2補助サィリスタでdv/dt点弧が先に起きて
主サィリスタを保護するので、第一補助サィリスタのd
v/dt耐量を充分に大きくできるのである。第3図お
よび第4図による実施例は、補助ェミッタ電極8が第二
の補助サィリスタの領域内に空所9を有することだけが
第1図および第2図による実施例と異なっている。
第二の補助ェミッタ10のpn接合には符号11を付け
ている。その内縁は、空所9の内部で、これと同Dに半
導体素の表面に出る。この実施例が第一のそれよりすぐ
れているのは、この場合に、原則としてェミツタ内縁に
沿って線状に点弧させるのが可能な点である。これに対
し第一の実施例では、中心において点状の点弧が起こり
、それにより電流密度が非常に高くなって、di/dt
耐量の点で不利である。前記の点弧条件は、rターr1
2<r*−rずに対して得られる(r4=10の内側半
径)。第5図および第6図は第3,4図による実施例の
変形である。これは、第一と第二の補助ェミツタの間に
位置して、第三の補助ェミッタ14を備えた点で実質的
に異なる。第三の補助ェミッタ電極は符号12が付けら
れ、第三の補助ェミッタ14のpn接合の一部に対向す
る突出部13を有する。第一および第三の補助ェミッタ
の共通の補助ェミッタ電極には符号15が付けられてい
る。第二および第三の補助ェミッタはカスケード接続さ
れている。この配置は、特に破壊の危険にさらされた第
二の補助サィリスタの負荷を急速に第三の補助サィリス
タによって軽減する目的を持つ。突出部の幅は、場合に
よっては、第二の補助サィリスタが第三の補助サィリス
タより前に点弧するのではなくて、第三の補助サィリス
タのための点弧電流増幅器としてのみ役立つように調整
される。第5,6図による構造において、第一の補助サ
ィリスタは、dv/dt負荷に対して第二および第三の
補助サィリスタから形成される縦属体より実質的に低感
度とされている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るサィリスタの部分的断
面図(第2図1−1線に沿う)、第2図は第1図のサィ
リスタの平面図、第3図は本発明によるサィリスタの異
なる実施例の部分的断面図(第4図の山一m線に沿う)
、第4図は第3図のサィリスタの平面図、第5図は本発
明によるサィリスタのさらに異なる実施例の部分的断面
図(第6図V−V線に沿う)、第6図は第5図のサィリ
スタの平面図である。 1・…・・半導体基板、2・・・・・・主ェミ‐ッタ、
4・・・・・・第一の補助ェミッタ、5,10・・・…
第二の補助ェミッ夕、6,8,15・・・・・・補助ェ
ミツタ電極、9・・・…空所。 FIGI FIG2 FIG3 FIGム FIG5 FIG6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 主サイリスタと第一と第二の各補助サイリスタがそ
    れぞれのサイリスタに属するエミツタを別々にして共通
    基板に集積され、主サイリスタに属する主エミツタは両
    補助サイリスタにそれぞれ属する第一と第二の補助エミ
    ツタを取り囲み、さらに第一の補助エミツタは主サイリ
    スタのゲート電極の円形外縁に沿つた円形内縁を有して
    取り囲み、第二の補助エミツタは第一の補助エミツタと
    主エミツタの間において円形状を有して並設され、両補
    助サイリスタは共通の補助エミツタ電極で覆われること
    により、互に並列接続にされると共に、この共通の補助
    エミツタ電極は第二の補助エミツタを完全に被覆し、さ
    らにまた第二の補助サイリスタが第一の補助サイリスタ
    と主サイリスタより低い臨界オフ電圧上昇率(dV/d
    t)負荷により点弧するような形状としたことを特徴と
    するサイリスタ。 2 特許請求の範囲第1項記載のサイリスタにおいて、
    補助エミツタ電極が第二の補助サイリスタの領域内に空
    所を有し、第二の補助サイリスタに属する補助エミツタ
    が環状に形成され、該補助エミツタの内縁が空所の内部
    で該空所と同じに半導体の表面に露出したことを特徴と
    するサイリスタ。
JP2394280A 1978-02-28 1980-02-27 サイリスタ Expired JPS6035833B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2907733.5 1978-02-28
DE19792907732 DE2907732A1 (de) 1979-02-28 1979-02-28 Thyristor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55130166A JPS55130166A (en) 1980-10-08
JPS6035833B2 true JPS6035833B2 (ja) 1985-08-16

Family

ID=6064069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2394280A Expired JPS6035833B2 (ja) 1978-02-28 1980-02-27 サイリスタ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPS6035833B2 (ja)
CA (1) CA1149969A (ja)
DE (1) DE2907732A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05160391A (ja) * 1991-12-02 1993-06-25 Sankooshiya:Kk サージ防護デバイスの保持電流制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE337064B (ja) * 1966-10-12 1971-07-26 Asea Ab
DE2407696C3 (de) * 1974-02-18 1979-02-01 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Thyristor
US4012761A (en) * 1976-04-19 1977-03-15 General Electric Company Self-protected semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
CA1149969A (en) 1983-07-12
DE2907732A1 (de) 1980-09-04
JPS55130166A (en) 1980-10-08

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