JPS6053078A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6053078A
JPS6053078A JP16145283A JP16145283A JPS6053078A JP S6053078 A JPS6053078 A JP S6053078A JP 16145283 A JP16145283 A JP 16145283A JP 16145283 A JP16145283 A JP 16145283A JP S6053078 A JPS6053078 A JP S6053078A
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semiconductor layer
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Hideo Matsuda
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はゲートターンオフサイリスタ(GTOと称す)
を構成する半導体装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知の通りGTOとは、ゲート・カソード間を順バイア
スさせることによりオン状態に移行し、逆バイアスをか
けることによりオフ状態に移行するサイリスクである。
第1図に従来のGTOの構造を示す。このGTOは、P
型のアノードエミッタP、、N型のアノードベースN、
、P型のカソードベースP2、及びN型のカソードエミ
ッタN2からなり、アノードエミッタにアノード?4’
j 極A 、カソードエミッタにカソード電極Kが具!
iiiされ、カソードベースに、カソードエミッタをj
17り囲むようにゲート′醒極Gが設けられている。
第2図に従来の増幅ゲート構造のGTOを示す。
これは上記構造に加えてN型の補助カソードエミッタN
3i有し、その上に増幅作用をするように電極lが設け
られ、場合によってはその電極とゲート電i?M G間
にダイオード2が接続されている。
第3図は本発明者によって改良されたGTOで、オンゲ
ートのみがMO8構造となっている。図中11は絶縁層
、12は金属層、G1はオンゲート電極、G、はオフゲ
ート電極である。
しかしながら上記従来のGTOは、第1図に示すように
良好なターンオフ特性を得るために、ゲート電極がカソ
ードエミッタN2を取り囲むように形成されており、従
って大容量のGTOでは最小ゲートトリガ電流はIAに
もなり、良好なターンオン特性を得るためにはIOA近
くのゲート電流を供給する必要がある。またアノード電
流をオフさせるには数百へのゲート電流が必要である。
ターンオン特性の改善策として第2図のような増幅ゲー
ト構造が考案されているが、それでも最小ゲートトリガ
電流は数百m八であり、良好なターンオン特性を得るた
めには数Aのゲート電流を供給する必要がある。かつま
たターンオフ時にp、−N3接合に印加される逆バイア
スが小さく、可制御アノード電流値が低下する。ターン
オン特性の他の改善策として第3図のようなMOSゲー
ト構造のG、T Oがあんこの場合は電圧駆動型であり
、ターンオンに要する電流は非常に小さい。しかしター
ンオフにはやはり数百へのゲート電流が必要である。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、微小なゲー
ト電力で良好なターンオン及びターンオフ特性を有する
GTOf構成する半導体装置を1是供しようとするもの
である 〔発明の概要〕 本発明はターンオン用及びターンオフ用ゲート′電極を
分離し、かつ双方をMOSゲート構造の如き、1宅圧、
駆動型とすることにより、微小々ゲート電力で良好なタ
ーンオン、ターンオフ特性を得ることができる。更に増
幅ゲート構造の採用により、オン、オフを光信号により
制御できるようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第4
図は同実施例を示すが、これは従来例のものと対応させ
た場合の例であるから、対応個所には同一符号を用いる
。第4図に示される如く層P、上に層N1を形成し、そ
の中に層P2を形成し、その中にIf、’l N t 
を形成し、層N2の中にP型を層P3を形成する。層N
1 。
P21N、にまたがるように酸化物等の絶縁物11を配
し、その上にオンゲート電極G、を形成する。層P、I
N、、p、にまたがるように酸化物等の絶縁物11を配
し、その上その上にオフゲート電極G2を形成する。ア
ノード電極Aは層P1上に、カソード電極には層P、の
一部と層N2の上に形成される。
このように構成された()Toは、カソードKに対して
アノードAが正となるように電圧を印加した状態で、層
P2に対してオンゲート電極G1が正となるようにバイ
アスすることにより、層P2にチャネルを形成し、これ
により層P1N+ ’2チャイ、ルーN2の糸路が形成
されると、層P、−N、−P2−N、の糸路がターンオ
ンする。一方オン状態の時に、カソードに対してオフゲ
ート電極02 k負にバイアスすることにより層N2に
チャネルが形成され、アノード電流が層P1−N、−P
2−N2チャネル−p3と流れ、上記アノード電流がP
l−N。
−p2−N2の糸路から分流したことにより、前記PI
 ’i p2 N2系路を流れる電流成分が減少し、こ
れが保持電流以下になるとターンオフするものである。
第5図は第4図のGTO’iいわゆるアノードショート
!’f’j造としたものである。このようにアノードシ
ョート構造とすると、ターンオフ特性を改+Iφできる
第61!/jはパイロットの役目をする増幅ゲート部(
補助サイリスタ部)を設け、電極21に電気信号を与え
ることにより増幅ゲート部の層N、の電位を持ち上げて
この電位ヲ主すイリスク部のオンゲートG1に導いて主
サイリスタ部をターンオンさせるようにしたものである
第7図は増幅ゲート部が1,408構造となる例を示し
たものである。この場合パイロットの役目全する増幅ゲ
ート部は、層N、に隣接するP型層P4と、この層P4
に隣接するN型層N3と、ItIN、+ 4’ l N
3にまたがって形成された電極31と、層N3、オンゲ
ート01間をつなぐ電極32を有し、電極31の直下の
層P4にチャネルを発生させてターンオンの時、増幅ゲ
ート部で主サイリスタ部のMOSゲート部の電位つ捷り
01点をカソードKに対して上昇させるようにしたもの
である。
第8図は増幅ゲート部を光、駆動型としたものである。
つまり増幅ゲート部に光を当て、該増幅ゲート部をター
ンオンさせて01点の電位を上げ、主サイリスタ部をタ
ーンオンさせるものである。
第9図は増幅ゲート部を、JImNl r p4 pN
3よりなるトランジスタで置換したものである。このト
ランジスタ打1°1成は第6図ないし第8図のものに〕
剋用できる。捷だ第6図ないし第9図の構成は第5図の
アノードショート構造にも適用できる。
第10図はオフゲート信号として、絶縁物11上に設け
られたN型層N4、P型層P、よりなるフォトダイオー
ド41の出力を利用したものであり、これにより光信号
でオン、オフが可能となり、主回路と制御回路の絶縁が
容易となる。上記フォトダイオードはモノリシックに組
まれてもよいし、パイプリッドに組まれてもよい。また
外部からオフゲート信号を遵入するようにしてもよい。
本(19造は第4図ないし第9図に適用でき乙。
以上は縦型サイリスタについて述べたが、層P、が層N
2と同じ面内にある博型サイリスタにも適用できるもの
である。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、オンゲート及びオフ
ゲート電力が従来に比べて数桁も小さくても、良好なタ
ーンオン、ターンオフが可能なGTOが提供できる。ま
たオン、オフを光信号により制御でき、主回路と11制
御回路の絶縁が容易となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来のGTOの構成を示す断面図、編
3図は改良されたGTOの構成を示す断面図、第4図な
いし第10図はそれぞれを発明の実施例を示す断面図で
ある。 Pl・・・第1の半導体層、N1・・・第2の半284
.体層、p2・・・第3の半導体ノー、N2・・・第4
の半導体層、p3・・・第5の半導体層、p4・・・第
6の半導体層、N3・・・第7の半導体層、八・・・第
1の重囲、K・・・第2の電極、G、・・・第3の゛電
極、G2・・・第4の電極、11・・・絶縁物、41・
・・フォトダイオード。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1 図 A 第2 日 第30

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +Ij第1導電型を有する第1の半導体層と、該層に隣
    接する第2導電型を有する第2の半導体層と、該層に隣
    接する第1導電型を有する第3の半導体層と、該層に隣
    接する第2導電型を有する第4の半導体層と、該層に隣
    接する第1導電型を有する第5の半導体層と、前記第1
    の半導体層に接続された第1の電極と、前記第4の半導
    体層に接続された第2の電極と、前記第2、第3、第4
    の半導体層にまたがって形成された絶縁物を介して形成
    された第3の電極と、前記第3、第4、第5の半導体層
    にまたがって形成された絶縁物を介して形成された第4
    の電極とを具備したことを特徴とする半導体装置。 (2)前記第2の半導体層が第4の半導体層と対向した
    位置で一部前記第1の電極と接続されたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 (3)前記第3の半導体層と隔てて前記第2の半導体層
    に隣接して形成された第1導電型の第6の半導体層と、
    該層に隣接して形成された第2導電型の第7の半導体層
    を有し、該層に接続された電極が第3の電極と接続され
    、前記第6の半導体層に接続された第5の電極に電気信
    号を与えるが、前記第2、第6、第7のるか、第1、第
    2、第6、第7の半導体層の一部に光信号を与えるかす
    ることにより、第1、第2、第6、第7の半導体層から
    なる領域が駆動されることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項に記載の半導体装置(4)前記第6
    の半導体層に対向する位置で一部第2の半導体層が第1
    の電極に接続されたことを特徴とする特許請求の範囲第
    3項に記載の半導体装置。 (5)第4の電極の電位が光信号により発生する起電力
    により変化することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    ないし第4項のいずれかに記載の半導体装置。
JP16145283A 1983-05-17 1983-09-02 半導体装置 Granted JPS6053078A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16145283A JPS6053078A (ja) 1983-09-02 1983-09-02 半導体装置
US06/610,780 US4604638A (en) 1983-05-17 1984-05-16 Five layer semiconductor device with separate insulated turn-on and turn-off gates

Applications Claiming Priority (1)

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JP16145283A JPS6053078A (ja) 1983-09-02 1983-09-02 半導体装置

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JPS6053078A true JPS6053078A (ja) 1985-03-26
JPH0113232B2 JPH0113232B2 (ja) 1989-03-03

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61125173A (ja) * 1984-11-22 1986-06-12 Meidensha Electric Mfg Co Ltd ゲ−トタ−ンオフサイリスタ
EP0219995A2 (en) * 1985-09-30 1987-04-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Gate turn-off thyristor with independent turn-on/off controlling transistors
US5470816A (en) * 1993-07-08 1995-11-28 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Thermal recording sheet
US5494882A (en) * 1993-04-27 1996-02-27 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Thermal recording material

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US5612279A (en) * 1993-07-08 1997-03-18 Nippon Paper Industries, Ltd. Optical recording sheet

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JPH0113232B2 (ja) 1989-03-03

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