JPS6086862A - 光駆動型半導体制御整流装置 - Google Patents
光駆動型半導体制御整流装置Info
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- JPS6086862A JPS6086862A JP19414483A JP19414483A JPS6086862A JP S6086862 A JPS6086862 A JP S6086862A JP 19414483 A JP19414483 A JP 19414483A JP 19414483 A JP19414483 A JP 19414483A JP S6086862 A JPS6086862 A JP S6086862A
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- 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
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- 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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光駆動型サイリスタに係シ、特に光点弧強度の
高い光駆動型半導体制御整流装置に関する。
高い光駆動型半導体制御整流装置に関する。
光エネルギーで点弧できる光駆動型サイリスタは〜電気
信号で点弧する通常のサイリスタと同様に１少なくとも
ｐｎｐｎの４層と、両外側層にオーミック接触した一対
の主電極とから構成されるが、（１）主回路とゲート回
路とを電気的に高絶縁できるため、ゲ→ト回路を簡単に
できる、（２）電磁誘導によるノイズに対して強い、な
どの利点がある。このため）最近高圧直流送電装置用な
どの応用が期待されている。これらの用途におけるサイ
リスタ素子としての課題の一つは、臨界オフ電圧上昇率
や臨界オン電流上昇率などの゛１気的特性を損なわずに
如何に光点弧感反を上げるかである。第１図は光サイリ
スタの従来例を示す縦断面図、第２図は第１図に示す光
サイリスタの等価回路である。
信号で点弧する通常のサイリスタと同様に１少なくとも
ｐｎｐｎの４層と、両外側層にオーミック接触した一対
の主電極とから構成されるが、（１）主回路とゲート回
路とを電気的に高絶縁できるため、ゲ→ト回路を簡単に
できる、（２）電磁誘導によるノイズに対して強い、な
どの利点がある。このため）最近高圧直流送電装置用な
どの応用が期待されている。これらの用途におけるサイ
リスタ素子としての課題の一つは、臨界オフ電圧上昇率
や臨界オン電流上昇率などの゛１気的特性を損なわずに
如何に光点弧感反を上げるかである。第１図は光サイリ
スタの従来例を示す縦断面図、第２図は第１図に示す光
サイリスタの等価回路である。
第１図において、光サイリスタは、ｎベース層１、ｎベ
ース層２、ｐエミツタ層３及びｎエミツタ層４から成る
半導体基体１００、ｐエミツタ層３にオーミック接触し
たアノード電極５、少なくともｎエミツタ層４にオーミ
ック接触したカソード電極６、光サイリスタを光駆動さ
せるための光照射手段２００、から成る。光照射手段２
００によって半導体基体１世」−内部に電子・正孔対が
発生し、この対に依る光電流によってサイリスタを点弧
させる構造である。点弧の様子を第２図の等価回路を使
って説明すると、光照射手段２００は第１図から明らか
なようにｎベース層２、ｎベース層１、ｐエミツタ層３
に光照射するから１この部分はいわゆるホトトランジス
タ１２０に置き換えられ、発生した光電流１３０は、サ
イリスタ１１０のゲート部を過多ゲート電流と同様の役
目を果し、サイリスタ１１０を点弧に至らしめる。以上
の光サイリスタの基本構造では、その点弧機構から判断
して、半導体基体１００内部のｐＩ”各層の構造。
ース層２、ｐエミツタ層３及びｎエミツタ層４から成る
半導体基体１００、ｐエミツタ層３にオーミック接触し
たアノード電極５、少なくともｎエミツタ層４にオーミ
ック接触したカソード電極６、光サイリスタを光駆動さ
せるための光照射手段２００、から成る。光照射手段２
００によって半導体基体１世」−内部に電子・正孔対が
発生し、この対に依る光電流によってサイリスタを点弧
させる構造である。点弧の様子を第２図の等価回路を使
って説明すると、光照射手段２００は第１図から明らか
なようにｎベース層２、ｎベース層１、ｐエミツタ層３
に光照射するから１この部分はいわゆるホトトランジス
タ１２０に置き換えられ、発生した光電流１３０は、サ
イリスタ１１０のゲート部を過多ゲート電流と同様の役
目を果し、サイリスタ１１０を点弧に至らしめる。以上
の光サイリスタの基本構造では、その点弧機構から判断
して、半導体基体１００内部のｐＩ”各層の構造。
寸法、特性によって光点弧感度が決ってしまい、さらに
光点弧感度を上げようとすると、先の電気的特性の低下
をまねく。
光点弧感度を上げようとすると、先の電気的特性の低下
をまねく。
本発明の目的は、他の電気的特性を損なわずに光点弧感
度の向上を図った光駆動型サイリスタを提供するにるる
。
度の向上を図った光駆動型サイリスタを提供するにるる
。
本発明は、光サイリスタの基体自身の太陽電池効果によ
シ発生した光電流が光点弧感度に有効に働くことを冥験
的によシ確認し、該太陽電池をｎエミッタｊ−とｐペー
ス層間に挿入して、そこに光信号を付与することによっ
て上述した目的を効果的に達成したものである。
シ発生した光電流が光点弧感度に有効に働くことを冥験
的によシ確認し、該太陽電池をｎエミッタｊ−とｐペー
ス層間に挿入して、そこに光信号を付与することによっ
て上述した目的を効果的に達成したものである。
以下、本発明を具体的な実施例によシ詳細に説明する。
第３図は１本発明光サイリスタの第１の実施例の縦断面
図、第４図はＭ３図に示す光サイリスタの等価回路であ
る。ここで、第３図において、従来例の第１図と比較し
て異なる部分は、ｎベース層２にオーミック接触した電
極７及び該電極７とカソードを極６の間に挿入した太陽
電池３００だけであシ、その他第１図と同一符号を付し
た部分は第１図と同じ部分を示している。カソード成極
６にマイナス、アノード電極５にプラスの電圧をバイア
スし１光信号２００を太陽′電池３００の所定の位置に
付与すると、光信号の大きさに応じた光電流が太陽電池
３００から、電極７、ｎベース層２、カソード電極６の
ｐベース層に接触している箇所、を通って太陽電池３０
０に至る通路上流れる。この光電流が、ｐベースノーを
横方向に流れたときに、ｎベース層２の横方向抵抗との
積によって発生する電圧が、ｎエミツタ層４とｎベース
層２間のｐｎ接合の１）ｕｉＨ−ｉｎ電圧に近づくと、
ｎエミツタ層４からｎベース層２に向って電子の注入が
始まり、以後の半導体基体内部の動作は、電気トリガ方
式のサイリスクと同様にふるまい、半導体基体１世曳が
導通状態に至る。
図、第４図はＭ３図に示す光サイリスタの等価回路であ
る。ここで、第３図において、従来例の第１図と比較し
て異なる部分は、ｎベース層２にオーミック接触した電
極７及び該電極７とカソードを極６の間に挿入した太陽
電池３００だけであシ、その他第１図と同一符号を付し
た部分は第１図と同じ部分を示している。カソード成極
６にマイナス、アノード電極５にプラスの電圧をバイア
スし１光信号２００を太陽′電池３００の所定の位置に
付与すると、光信号の大きさに応じた光電流が太陽電池
３００から、電極７、ｎベース層２、カソード電極６の
ｐベース層に接触している箇所、を通って太陽電池３０
０に至る通路上流れる。この光電流が、ｐベースノーを
横方向に流れたときに、ｎベース層２の横方向抵抗との
積によって発生する電圧が、ｎエミツタ層４とｎベース
層２間のｐｎ接合の１）ｕｉＨ−ｉｎ電圧に近づくと、
ｎエミツタ層４からｎベース層２に向って電子の注入が
始まり、以後の半導体基体内部の動作は、電気トリガ方
式のサイリスクと同様にふるまい、半導体基体１世曳が
導通状態に至る。
第５図は、元サイリスタのＭ２の実施例の縦断面図、第
６図は第５図に示す光サイリスタの等価回路である。こ
こで、Ｍ５図において、第３図と比較して異なる部分は
、太陽電池３０００両端子間に抵抗４００を並列に接続
した点で、その他は第３図と同一構成である。カソード
電極６にマイナス、アノード電極５にプラスの電圧をバ
イアスし、光信号２００を太陽電池３００の所定の位置
に付与すると、光信号の大きさに応じた光電流が抵抗４
００を通って太陽電池３００を流れる。このとき抵抗４
００の両端に発生する電圧が、ｎエミツタ層４とｎベー
ス層２間のｐｎ接合のｌ）ｕ目ｔｉｎ’＠、圧に近づく
と、第３図で説明した本発明の第１の実施例と同じふる
まいで半導体基体１ｏ。
６図は第５図に示す光サイリスタの等価回路である。こ
こで、Ｍ５図において、第３図と比較して異なる部分は
、太陽電池３０００両端子間に抵抗４００を並列に接続
した点で、その他は第３図と同一構成である。カソード
電極６にマイナス、アノード電極５にプラスの電圧をバ
イアスし、光信号２００を太陽電池３００の所定の位置
に付与すると、光信号の大きさに応じた光電流が抵抗４
００を通って太陽電池３００を流れる。このとき抵抗４
００の両端に発生する電圧が、ｎエミツタ層４とｎベー
ス層２間のｐｎ接合のｌ）ｕ目ｔｉｎ’＠、圧に近づく
と、第３図で説明した本発明の第１の実施例と同じふる
まいで半導体基体１ｏ。
が導通状態に至る。
第７図は、光サイリスタの第３の実施例の縦断面図、第
８図は第７図に示す光サイリスクの等価回路である。こ
こで第７図において、第３図と比較して異なる部分は、
太陽電池３００と、電極７との間にダイオード５００を
太陽電池３００から電極７の方に向って光電流が流れる
方向が順方向となるように、接続して成ることである。
８図は第７図に示す光サイリスクの等価回路である。こ
こで第７図において、第３図と比較して異なる部分は、
太陽電池３００と、電極７との間にダイオード５００を
太陽電池３００から電極７の方に向って光電流が流れる
方向が順方向となるように、接続して成ることである。
第３図に示した本発明の第１実施例のときと同じ機構で
点弧するが、一旦導通した後、ｐエミツタ層３、ｎペー
ス７に！ｆｌ、Ｐベース層２、ｎエミツタ層４を通流す
る主電流が、ダイオード５００を挿入することによって
太陽電池３００を通る通路にバイパスしないようにする
ことによって、順方向オン電圧が増えるのを防ぐことが
できる。
点弧するが、一旦導通した後、ｐエミツタ層３、ｎペー
ス７に！ｆｌ、Ｐベース層２、ｎエミツタ層４を通流す
る主電流が、ダイオード５００を挿入することによって
太陽電池３００を通る通路にバイパスしないようにする
ことによって、順方向オン電圧が増えるのを防ぐことが
できる。
第９図は、本発明の第４の実施例で光サイリスタの等価
回路を示す。上述した実施例と異なるのは、ｎエミツタ
層とｐベース層間に挿入した太陽電池３００の他にｐベ
ース層とｐエミツタ層の間に、ホトトランジスタ３１０
を接続し、該ホトトランジスタにも太陽電池３００と同
一の光信号２１０を付与することによシ、さらに高光点
弧感度化を図ったものである。第１０図は、第９図に示
した光サイリスタを補助サイリスタ１１０として用い、
主サイリスタ１２０を駆動する構成とした光サイリスタ
の等価回路であシ、第１１図はその具体的実施例の縦断
面図である。光サイリスク１０１は、ｎベース層１、Ｉ
）ベース層２、ｐエミツタ層３、主ｎエミツタ層４１、
補助ｎエミツタ層４２、ｐエミツタ層３にオーミック接
触したアノード電極５、ｎエミツタ層４１にオーミック
接触した主カソード電極６、補助ｎエミツタ層４２にオ
ーミック接触した補助力ンード電極６１、光サイリスタ
１０１を光駆動させるための光照射手段２２０、から成
る。光照射手段２２０によって光サイリスタ内部に電子
・正孔対が発生し、この対に因る光電流が発生する。こ
の光電流は、その発生原因から二つの成分、Ｉｐ、 Ｉ
ｂに分けられる。光電流Ｉｐは１補助ｎ工ミツタ層４２
、ｎエミツタ層・ｐベース層間に接合Ｊ３０％及び該ｐ
ｎ接合ｔＴｓｏ近傍のｐベース層２のｐｈｏｔｏｖｏｌ
ｔａｉｃ効果によッテ発生する。この電流の向きは、第
１１図に示すように、補助ｎエミツタ層４２からｐベー
ス層２、補助カソード成極６１の補助ｎエミツタ層とｐ
ベース層との短絡部、補助ｎエミッタ層の順に流れる。
回路を示す。上述した実施例と異なるのは、ｎエミツタ
層とｐベース層間に挿入した太陽電池３００の他にｐベ
ース層とｐエミツタ層の間に、ホトトランジスタ３１０
を接続し、該ホトトランジスタにも太陽電池３００と同
一の光信号２１０を付与することによシ、さらに高光点
弧感度化を図ったものである。第１０図は、第９図に示
した光サイリスタを補助サイリスタ１１０として用い、
主サイリスタ１２０を駆動する構成とした光サイリスタ
の等価回路であシ、第１１図はその具体的実施例の縦断
面図である。光サイリスク１０１は、ｎベース層１、Ｉ
）ベース層２、ｐエミツタ層３、主ｎエミツタ層４１、
補助ｎエミツタ層４２、ｐエミツタ層３にオーミック接
触したアノード電極５、ｎエミツタ層４１にオーミック
接触した主カソード電極６、補助ｎエミツタ層４２にオ
ーミック接触した補助力ンード電極６１、光サイリスタ
１０１を光駆動させるための光照射手段２２０、から成
る。光照射手段２２０によって光サイリスタ内部に電子
・正孔対が発生し、この対に因る光電流が発生する。こ
の光電流は、その発生原因から二つの成分、Ｉｐ、 Ｉ
ｂに分けられる。光電流Ｉｐは１補助ｎ工ミツタ層４２
、ｎエミツタ層・ｐベース層間に接合Ｊ３０％及び該ｐ
ｎ接合ｔＴｓｏ近傍のｐベース層２のｐｈｏｔｏｖｏｌ
ｔａｉｃ効果によッテ発生する。この電流の向きは、第
１１図に示すように、補助ｎエミツタ層４２からｐベー
ス層２、補助カソード成極６１の補助ｎエミツタ層とｐ
ベース層との短絡部、補助ｎエミッタ層の順に流れる。
−刀先電流Ｉｂは、ｐベース層２、ｎベース層１、ｐエ
ミツタ層３で発生する電流でいわゆるホトトランジスタ
動作で流れる電流であり、ｐベースノーを横方向に流れ
、カソード成極６のｎエミツタ層とｐベース層との短絡
部に流れる。工ｐ。
ミツタ層３で発生する電流でいわゆるホトトランジスタ
動作で流れる電流であり、ｐベースノーを横方向に流れ
、カソード成極６のｎエミツタ層とｐベース層との短絡
部に流れる。工ｐ。
Ｉｂいずれの光゛４流も補助ｎエミッタｊ−直下のｐベ
ース層２を横方向に流れ接合Ｊａｏを順バイアスする方
向に゛電圧を誘起せしめ、補助ｎエミツタ層４２、ｐベ
ース層２、ｎベース層１、ｐエミツタ層３から成る補助
サイリスタ領域が導通する。以後は、通常の電気トリガ
方式の増幅ゲートサイリスタと同様の点弧機構で主ｎエ
ミツタ層４１をカソードエミッタとする主サイリスタが
点弧する。
ース層２を横方向に流れ接合Ｊａｏを順バイアスする方
向に゛電圧を誘起せしめ、補助ｎエミツタ層４２、ｐベ
ース層２、ｎベース層１、ｐエミツタ層３から成る補助
サイリスタ領域が導通する。以後は、通常の電気トリガ
方式の増幅ゲートサイリスタと同様の点弧機構で主ｎエ
ミツタ層４１をカソードエミッタとする主サイリスタが
点弧する。
本発明は、第１１図に示したような縦形サイリスタに限
定されず、プレーナ形光サイリスクにも適用でき、要は
上述した各実施例の等価回路で示した如く、ｎエミツタ
層とｐベース層の、閾に光点弧信号を受ける太陽電池あ
るいはｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ効果を生せしめる接合
を備えていることである。
定されず、プレーナ形光サイリスクにも適用でき、要は
上述した各実施例の等価回路で示した如く、ｎエミツタ
層とｐベース層の、閾に光点弧信号を受ける太陽電池あ
るいはｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ効果を生せしめる接合
を備えていることである。
本発明によれば、サイリスタの眠気的特性の性能低下を
招くことなく光点弧感度を向上できる。
招くことなく光点弧感度を向上できる。
特に太陽電池？サイリスタを収納するパッケージの外部
に設置することもできるので、外部光信号とパッケージ
ングの光結合金容易ならしめることができる。
に設置することもできるので、外部光信号とパッケージ
ングの光結合金容易ならしめることができる。
第１図及び第２図は従来例の光サイリスタを示す縦断面
図及び等価回路、第３図及び第４図は本発明の光サイリ
スタのＭｌの実施例を示す縦断面図及び等価回路、第５
図及び第６図は本発明光サイリスタの第２の実施例を示
す縦断面図及び等価回路、第７図及び第８図は本発明光
サイリスタの第３の実施例を示す縦断面図及び等価回路
、第９図及び第１０図は本発明光サイリスタの第４の実
施例を示す等価回路、第１１図は第１０図を具体化した
光サイリスタを示す縦断面図である。 １・・・ｎペース層、２・・・ｐベースＪ！１ｉ１３・
・・ｐエミッタ層、４，４１．４２−ｎエミツタ層、２
００゜２１０．２２０・・・光照射手段、３００・・・
太陽電池。 代理人 弁理士 高橋明夫 策１日 も２日 竿４日 噌５日 も６日 宅雪日 宅８図 も９図 率１０図
図及び等価回路、第３図及び第４図は本発明の光サイリ
スタのＭｌの実施例を示す縦断面図及び等価回路、第５
図及び第６図は本発明光サイリスタの第２の実施例を示
す縦断面図及び等価回路、第７図及び第８図は本発明光
サイリスタの第３の実施例を示す縦断面図及び等価回路
、第９図及び第１０図は本発明光サイリスタの第４の実
施例を示す等価回路、第１１図は第１０図を具体化した
光サイリスタを示す縦断面図である。 １・・・ｎペース層、２・・・ｐベースＪ！１ｉ１３・
・・ｐエミッタ層、４，４１．４２−ｎエミツタ層、２
００゜２１０．２２０・・・光照射手段、３００・・・
太陽電池。 代理人 弁理士 高橋明夫 策１日 も２日 竿４日 噌５日 も６日 宅雪日 宅８図 も９図 率１０図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の第１エミッタ層、第２導電型の第１ベ
ース層、第１導電型の第２ベース層及び第２導電屋の第
２エミッタ層が順次隣接して各層間にｐｎ接合を形成す
る半導体基体と、第１エミッタ層及びｍ２工ミツタ層に
それぞれ接触する第１及び第２の主電極と、半導体基体
の所定個所に点弧用光エネルギーを付与する手段とを具
備し、該第２ベース層と第２エミッタ層の間に太陽電池
を光エネルギが付与されたときに、第２ベース層、第２
エミッタ層、太陽電池、第２ベース層の方向に光′４流
が流れる方向に挿入し、少なくとも該太陽電池に光信号
を伺与したときに流れる光電流で点弧することを特徴と
した光駆動型半導体制御整流装置。 ２、前記第２ベース層と第２エミッタ層の間に挿入され
た太陽電池の拡散電位が、第２エミッタ層・ と第２ベ
ース層間の□拡散電位よシも高いことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光駆動型半導体制御整流装置。 ３、前記第２ベース層と第２エミッタ層の間に抵抗を挿
入したことを特徴とする特許請求のｆ＃、８第１項記載
の光駆動型半導体制御整流装置。 ４、前記太陽電池と前記第２エミッタ層、もしくは該太
陽゛蹴地と前記第２ベース層の間に、第２エミッタ層に
接続された方がプラス、もしくは第２ベース層に接続さ
れた方がマイナスになる方向にダイオードを挿入したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光駆動型半
導体制御整流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19414483A JPS6086862A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光駆動型半導体制御整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19414483A JPS6086862A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光駆動型半導体制御整流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086862A true JPS6086862A (ja) | 1985-05-16 |
Family
ID=16319642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19414483A Pending JPS6086862A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 光駆動型半導体制御整流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086862A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5725159A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | Antiparallel thyristor firing device by light auxiliary thyristor |
| JPS5725164A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Nec Corp | Firing circuit device |
| JPS5890826A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | フオトトリガ形ソリツドステ−トリレ− |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP19414483A patent/JPS6086862A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5725159A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | Antiparallel thyristor firing device by light auxiliary thyristor |
| JPS5725164A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Nec Corp | Firing circuit device |
| JPS5890826A (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | フオトトリガ形ソリツドステ−トリレ− |
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