JPS6110986B2 - - Google Patents

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JPS6110986B2
JPS6110986B2 JP51155908A JP15590876A JPS6110986B2 JP S6110986 B2 JPS6110986 B2 JP S6110986B2 JP 51155908 A JP51155908 A JP 51155908A JP 15590876 A JP15590876 A JP 15590876A JP S6110986 B2 JPS6110986 B2 JP S6110986B2
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layer
base layer
thyristor
emitter
emitter layer
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Akira Kawakami
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタ、特に光でトリガさせる光
サイリスタの改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in thyristors, particularly light-triggered optical thyristors.

光の照射によつてターンオンスイツチングさせ
る従来のいわゆる光サイリスタは、従来のサイリ
スタで問題であつたゲート回路と主回路との絶縁
の問題及び定格臨界オン電流上昇率の向上の両面
で通常のゲート型サイリスタに比較して有利な特
徴を有している。しかしながら、光サイリスタの
耐圧力を高めるためには半導体ウエハの厚みや
pn接合の深さを増さねばならず、その結果、光
の侵入量が不足して光トリガ感度が極端に低くな
るという欠点がある。また、充分な光トリガ感度
を得ようとすると、従来の光サイリスタの構造で
は実用化し得る耐圧はせいぜい数百ボルト程度の
極めて低いものとなる欠点があつた。
Conventional so-called photothyristors, which perform turn-on switching by irradiation with light, are better than conventional gate thyristors because of both the problem of insulation between the gate circuit and the main circuit, which was a problem with conventional thyristors, and the improvement of the rate of increase in the rated critical on-state current. It has advantageous characteristics compared to type thyristors. However, in order to increase the withstand pressure of the optical thyristor, it is necessary to increase the thickness of the semiconductor wafer.
The depth of the pn junction must be increased, resulting in an insufficient amount of light penetration, resulting in extremely low optical trigger sensitivity. Furthermore, when attempting to obtain sufficient optical trigger sensitivity, the conventional optical thyristor structure has the disadvantage that the practical withstand voltage is extremely low, at most several hundred volts.

本発明は、上述のような耐圧性と光トリガ感度
という相反する特性を同時に向上させ、高耐圧で
かつ高トリガ感度の光サイリスタを提供しようと
するものである。
The present invention aims to simultaneously improve the contradictory characteristics of voltage resistance and optical trigger sensitivity as described above, and to provide an optical thyristor with high voltage resistance and high trigger sensitivity.

本発明の光サイリスタは、光を受けるフオトト
ランジスタ部分と電流を受けるサイリスタ部分と
を備え、このフオトトランジスタ部分に光をあて
て得られるフオトトランジスタ出力電流によつて
サイリスタをトリガするよう構成したところに特
徴がある。
The photothyristor of the present invention includes a phototransistor portion that receives light and a thyristor portion that receives current, and is configured so that the thyristor is triggered by the phototransistor output current obtained by shining light on the phototransistor portion. It has characteristics.

基本構造 第1図に示すように、本発明のサイリスタウエ
ハ10は、第1導電型(例えばp型)の第1エミ
ツタ層 PE(p)、第2導電型(例えばn型)の
第1ベース層NB(n)、第1導電型の第2ベース
層PB(p)及び第2導電型の第2エミツタ層NE
(n)、のpnpn4層から成る主サイリスタ部分Th
と、第1導電型(例えばp型)のコレクタ層PC
(p)、第2導電型(例えばn型)の第3ベース層
N,B(n)及び第1導電型の第3エミツタ層P,E
(p)のpnp3層から成る補助トランジスタ部分T
rとを具備し、上記第2ベース層PB(p)と上記
コレクタ層PC(p)とは電気的に接続されてい
る。上記第2エミツタ層NE(n)にはカソード
電極kが接続され、第1エミツタ層PE(p)に
はアノード電極aが接続され、そして第3エミツ
タ層P,E(p)には制御電極eが接続されてい
る。なお、図示動作例ではアノード電極端子Aと
カソード電極端子Kとの間には負荷R0と直流電
源E0とが互いに直列に接続され、カソード電極
端子Kと制御電極端子Eとの間には負荷R1と直
流電源E1とが互いに直列に接続されている。補
助トランジスタ部分Trは、そのベースを含む領
域の受光部に向つて光Lが照射されると、オン状
態に移行する機能を備えている。
Basic Structure As shown in FIG. 1, the thyristor wafer 10 of the present invention includes a first emitter layer P E (p) of a first conductivity type (for example, p type), a first emitter layer of a second conductivity type (for example, n type), A base layer N B (n), a second base layer P B (p) of the first conductivity type, and a second emitter layer N E of the second conductivity type.
(n), the main thyristor part T h consisting of 4 layers of pnpn
and a collector layer P C of the first conductivity type (for example, p type).
(p), a third base layer N, B (n) of the second conductivity type (for example, n-type), and a third emitter layer P, E of the first conductivity type.
(p) Auxiliary transistor part T consisting of pnp three layers
r , and the second base layer P B (p) and the collector layer P C (p) are electrically connected. A cathode electrode k is connected to the second emitter layer N E (n), an anode electrode a is connected to the first emitter layer P E (p), and the third emitter layer P, E (p) is connected to the cathode electrode k. Control electrode e is connected. In the illustrated operation example, a load R 0 and a DC power source E 0 are connected in series between the anode electrode terminal A and the cathode electrode terminal K, and a load R 0 and a DC power source E 0 are connected in series between the cathode electrode terminal K and the control electrode terminal E. A load R 1 and a DC power source E 1 are connected in series with each other. The auxiliary transistor portion T r has a function of shifting to an on state when the light L is irradiated toward the light receiving portion in the region including the base thereof.

動作原理 本発明のサイリスタのターンオンスイツチング
の動作原理は次のように説明できる。
Operating Principle The operating principle of turn-on switching of the thyristor of the present invention can be explained as follows.

補助トランジスタ部分Trのベースを含む領域
に向つて光Lを矢印方向に照射すると、補助トラ
ンジスタ部分Trがフオトトランジスタとして機
能し、その中にコレクタ電流icが発生する。こ
のコレクタ電流icは主サイリスタ部分Thのゲー
ト電流(トリガ電流)iGとして働き、主サイリ
スタ部分Thをオン状態にする。その結果、オン
電流iAがアノード電極aからカソード電極kに
向つて流れる。
When the light L is irradiated in the direction of the arrow toward the region including the base of the auxiliary transistor portion T r , the auxiliary transistor portion T r functions as a phototransistor, and a collector current i c is generated therein. This collector current i c acts as a gate current (trigger current) i G of the main thyristor portion T h and turns the main thyristor portion T h into an on state. As a result, an on-current i A flows from the anode electrode a to the cathode electrode k.

この場合の補助トランジスタ部分Trは単に主
サイリスタ部分Thのトリガ電流供給用として機
能するだけであるから、その耐圧はせいぜい数拾
ボルト以下で十分である。それ故、本発明のサイ
リスタにおいては、補助トランジスタ部分Tr
表面からベース層nまでの深さをたとえば10〜20
ミクロン程度に浅く設計できる。したがつて、耐
圧数百ボルト以上のサイリスタを直接光でトリガ
する従来のものよりもはるかに光トリガ感度が高
くなり、しかも増巾され充分の大きさとなつた光
トランジスタ出力電流によりゲートするので高ゲ
ート入力電圧による駆動が可能になるという特徴
がある。
In this case, since the auxiliary transistor portion T r simply functions to supply a trigger current to the main thyristor portion T h , its withstand voltage is sufficient to be several tens of volts or less at most. Therefore, in the thyristor of the present invention, the depth from the surface of the auxiliary transistor portion T r to the base layer n is, for example, 10 to 20
It can be designed to be as shallow as microns. Therefore, the optical trigger sensitivity is much higher than that of the conventional type, which uses direct light to trigger a thyristor with a withstand voltage of several hundred volts or more.Furthermore, since it is gated by the amplified phototransistor output current, it is possible to It has the feature that it can be driven by the gate input voltage.

実施例につき、以下図面にもとづいて本発明を
更に詳述する。
The present invention will be described in more detail below with reference to embodiments and the drawings.

実施例 1 第2図に示すように、シリコン単結晶のサイリ
スタウエハ100中には、p型の第1エミツタ層
E(p)、n型の第1ベース層NB(n)、p型の
第2ベース層PB(p)及びn型の第2エミツタ
層NE(n)の4層を順次隣接させせ、層間にpn
接合J1,J2及びJ4を作つた主サイリスタ部分10
1と、上記p型の第2ベース層PB(p)をp型
のコレクタ層PC(p)とし、その上にに更にn
型の第3ベース層N′B(n)及びp型の第3エミ
ツタ層P′E(p)を設けてpnp3層を順次隣接させ
層間にpn接合J4及びJ5を作つて補助トランジスタ
部分102と、を内蔵する。このサイリスタウエ
ハ100の第1エミツタ層PE(p)側の第1主
面104にはA蒸着層等を介してMO板のアノ
ード電極105が合金ろう着され、第2エミツタ
層NE(n)上の第2主面106にはカソード電
極107が、また第3エミツタ層P′E(p)上に
は制御電極108が、A蒸着法などによつてそ
れぞれ設けられている。なお、これらp型、n型
各層の形成には、サイリスタの製造技術として公
知のいわゆる不純物拡散、選択拡散、エピタキシ
ヤル単結晶成長、合金等の技術が用いられる。
Example 1 As shown in FIG. 2, a silicon single crystal thyristor wafer 100 includes a p-type first emitter layer P E (p), an n-type first base layer N B (n), and a p-type first emitter layer P E (p). The four layers of the second base layer P B (p) and the second emitter layer N E (n) of the n-type are sequentially adjacent to each other, and there is a pn layer between the layers.
Main thyristor part 10 made of junctions J 1 , J 2 and J 4
1, the p-type second base layer P B (p) is used as a p-type collector layer P C (p), and further n
A third base layer N' B (n) of type P and a third emitter layer P' E (p) of p type are provided, and the pnp3 layers are successively adjacent to each other to form pn junctions J 4 and J 5 between the layers to form an auxiliary transistor section. 102 is built-in. An anode electrode 105 of an M O plate is alloy-soldered to the first main surface 104 on the first emitter layer P E (p) side of this thyristor wafer 100 via an A vapor deposition layer, etc., and the second emitter layer N E ( A cathode electrode 107 is provided on the second main surface 106 above n), and a control electrode 108 is provided on the third emitter layer P' E (p) by the A vapor deposition method or the like. Note that to form these p-type and n-type layers, techniques such as impurity diffusion, selective diffusion, epitaxial single crystal growth, and alloying, which are known as thyristor manufacturing techniques, are used.

以上の構成をもつ素子に対し、その補助トラン
ジスタ部分102上で電極が形成されていない面
109に水銀ランプなどの光Lを照射すると、こ
の補助トランジスタ部分102は光励起されたフ
オトトランジスタとなりオン状態となるために、
制御電極108からコレクタ層PC(p)へ向う
コレクタ電流を発生させる。この電流は第2ベー
ス層PB(p)→pn接合J3→第2エミツタ層NE
(n)→カソード電極107の経路で流れるの
で、主サイリスタ部分101がトリガされてアノ
ード電極105とカソード電極107との間がオ
ン状態となる。
When the element having the above configuration is irradiated with light L from a mercury lamp or the like on the surface 109 on which no electrode is formed on the auxiliary transistor portion 102, the auxiliary transistor portion 102 becomes a phototransistor that is excited by light and turns on. In order to become
A collector current is generated from the control electrode 108 toward the collector layer P C (p). This current flows from the second base layer P B (p) to the pn junction J 3 to the second emitter layer N E
Since the current flows in the path of (n)→cathode electrode 107, main thyristor portion 101 is triggered and the gap between anode electrode 105 and cathode electrode 107 is turned on.

光源としては、水銀ランプの他に、例えば発光
ダイオード、赤外線レーザなどを用いることもで
きる。
As a light source, in addition to a mercury lamp, for example, a light emitting diode, an infrared laser, etc. can also be used.

実施例 2 第3図に示すサイリスタウエハ200は、第1
実施例と同様に、p型の第1エミツタ層PE
(p)、n型の第1ベース層NB(n)、p型の第2
ベース層PB(p)及びn型の第2エミツタ層NE
(n)の4層を順次隣接させ、層間にpn接合J1
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分202と、上
記p型の第2ベース層PB(p)をp型のコレク
タ層PC(p)とし、その上に更にn型の第3ベ
ース層N′B(n)及びp型の第3エミツタ層P′E
(p)を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分201
とを具備し、更に上記補助トランジスタ部分20
1と上記第2エミツタ層NE(n)との間の上記
第2ベース層PB(p)の表面には導電層203
が接続して設けられている。それ故、補助トラン
ジスタ部分201のコレクタ抵抗の成分となる抵
抗RL、すなわち、補助トランジスタ部分201
と主サイリスタ部分202の第2ベース層PB
(p)との間の横方向の抵抗、が低くなり、補助
トランジスタ201の出力が増大する。それ故、
このサイリスタでは高ゲート入力電圧による駆動
をより強くすることができる効果がある。なお、
この導電層203は、カソード電極204や制御
電極205と同じくアルミニウムやオーミツク金
属などを蒸着して形成される。
Example 2 The thyristor wafer 200 shown in FIG.
As in the embodiment, the p-type first emitter layer P E
(p), n-type first base layer N B (n), p-type second base layer
Base layer P B (p) and n-type second emitter layer N E
(n) are successively adjacent to each other, and a pn junction J 1 ,
The main thyristor part 202 where J 2 and J 3 were made and the p-type second base layer P B (p) are used as a p-type collector layer P C (p), and on top of that, an n-type third base layer is formed. layer N′ B (n) and p-type third emitter layer P′ E
Auxiliary transistor part 201 in which pn junctions J 4 and J 5 are created between layers by sequentially adjoining three pnp layers by providing (p)
and the auxiliary transistor portion 20.
A conductive layer 203 is formed on the surface of the second base layer P B (p) between the second emitter layer N E (n) and the second emitter layer N E (n).
are connected. Therefore, the resistance R L which is a component of the collector resistance of the auxiliary transistor portion 201, that is, the auxiliary transistor portion 201
and the second base layer P B of the main thyristor portion 202
(p) becomes lower, and the output of the auxiliary transistor 201 increases. Therefore,
This thyristor has the effect of making driving with a high gate input voltage stronger. In addition,
This conductive layer 203, like the cathode electrode 204 and control electrode 205, is formed by vapor-depositing aluminum, ohmic metal, or the like.

実施例 3 第4図に示すサイリスタウエハ300は、第1
実施例と同様に、p型の第1エミツタ層PE
(p)、n型の第1ベース層NB(n)、p型の第2
ベース層PB(p)及びn型の第2エミツタ層NE
(n)の4層を順次隣接させ、層間にPn接合J1
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分303と、上
記p型の第2ベース層PB(p)をp型のコレク
タ層PC(p)とし、その上に更にn型の第3ベ
ース層N′B(n)及びp型の第3エミツタ層P′E
(p)を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分301
とを具備し、更に上記主サイリスタ部分303の
第2エミツタ層NE(n)を複数個(例えば5
個)に分割して配置しその表面に主サイリスタ部
分303のカソード電極となる電極304,30
4,…を設け、上記実施例2の導電層203に相
当する導電層301を第2ベース層PB(p)表
面に接続して設け、かつ、その導電層301に電
気的に接続された複数個の補助電極302,30
2,…を上記複数の第2エミツタ層NE(n),N
E(n)、…の間の第2ベース層PB(p)の表面
305,305,…に接続して設けて構成されて
いる。この構成により、第2エミツタ層NE
(n)と第2ベース層PB(p)との間の接合面3
06,306,…の面積が各補助電極302,3
02,…の平面形状の面積にくらべて充分に広く
なる。
Example 3 The thyristor wafer 300 shown in FIG.
As in the embodiment, the p-type first emitter layer P E
(p), n-type first base layer N B (n), p-type second base layer
Base layer P B (p) and n-type second emitter layer N E
(n) are sequentially adjacent to each other, and a Pn junction J 1 ,
The main thyristor part 303 where J 2 and J 3 were made and the p-type second base layer P B (p) are used as a p-type collector layer P C (p), and on top of that, an n-type third base layer is formed. layer N′ B (n) and p-type third emitter layer P′ E
Auxiliary transistor part 301 in which pn junctions J 4 and J 5 are created between the layers by sequentially adjoining three pnp layers by providing (p)
and a plurality of second emitter layers N E (n) of the main thyristor portion 303 (for example, 5
Electrodes 304, 30 are arranged on the surface thereof and serve as cathode electrodes of the main thyristor part 303.
4 , . Multiple auxiliary electrodes 302, 30
2,... as the plurality of second emitter layers N E (n), N
E (n), . . . are connected to the surfaces 305, 305, . . . of the second base layer P B (p) between them. With this configuration, the second emitter layer N E
(n) and the second base layer P B (p) bonding surface 3
The area of 06, 306, ... is each auxiliary electrode 302, 3
The area is sufficiently larger than the area of the planar shape of 02, .

光Lを補助トランジスタ部分301のベースを
含む領域に向つて矢印方向に照射すると、コレク
タ電流icが導電層301→補助電極302→第
2ベース層PB(p)→pn接合J3→第2エミツタ
層NE(n)→カソード電極304の経路で流れ
るので各補助電極302,302,…に対面する
各接合面306,306,…が広範囲にわたつて
ターンオンする。それ故、従来の高周波数用サイ
リスタと同様に、初期ターンオン領域の面積が著
しく増大し、定格臨界オン電流上昇率及び高周波
通電能力を大巾に改善することができる。
When the light L is irradiated in the direction of the arrow toward the region including the base of the auxiliary transistor portion 301, the collector current i c changes as follows: conductive layer 301 → auxiliary electrode 302 → second base layer P B (p) → pn junction J 3 → third Since the current flows along the path from the second emitter layer N E (n) to the cathode electrode 304, the bonding surfaces 306, 306, . . . facing the auxiliary electrodes 302, 302, . Therefore, like the conventional high-frequency thyristor, the area of the initial turn-on region is significantly increased, and the rated critical on-current increase rate and high-frequency current carrying capacity can be greatly improved.

実施例 4 第5図のサイリスタウエハ400は、第1実施
例と同様に、p型の第1エミツタ層PE(p)、n
型の第1ベース層NB(n)、p型の第2ベース層
B(p)及びn型の第2エミツタ層NE(n)の
4層を順次隣接させ、層間にpn接合J1,J2及びJ3
を作つた主サイリスタ部分404と、上記p型の
第2ベース層PB(p)をp型のコレクタ層PC
(p)としその上に更にn型の第3ベース層N′B
(n)及びp型の第3エミツタ層P′E(p)を設け
てpnp3層を順次隣接させ層間にpn接合J4及びJ5
を作つた補助トランジスタ部分403とを具備
し、かつ、上記補助トランジスタ部分403の制
御電極401は、その周囲を通つて入射する光L
が第3エミツタ層P′E(p)をその広域にわたつ
て照射し得るように、例えば平面形状が指状、雪
の結晶模様状等の異形状に形成されて第3エミツ
タ層P′E(p)表面に設けられている。それ故、
光L照射用窓402,402,…がこの平面異形
状の制御電極401の間隙に多数個形成される。
そのため、光Lを補助トランジスタ部分403の
広範囲にわたつて効果的に照射することができ、
エミツタ接合J5の全域にわたつてトランジスタ動
作をさせることができる。その結果、補助トラン
ジスタ部分403の出力が増大し、高ゲート入力
電圧による駆動によつて主サイリスタ部分404
のターンオン特性、すなわち、定格臨界オン電流
上昇率や高周波通電能力などを向上させることが
できる。
Example 4 The thyristor wafer 400 in FIG. 5 has a p-type first emitter layer P E (p), n
A p-type first base layer N B (n), a p-type second base layer P B (p), and an n-type second emitter layer N E (n) are sequentially adjacent to each other, and a p-n junction J is formed between the layers. 1 , J2 and J3
and the p-type second base layer P B (p) as a p-type collector layer P C
(p) and a third n-type base layer N′ B on top of it.
(n) and a p-type third emitter layer P′ E (p) are provided, and the pnp3 layers are successively adjacent to each other, forming pn junctions J 4 and J 5 between the layers.
The control electrode 401 of the auxiliary transistor part 403 is provided with an auxiliary transistor part 403 made of
In order to irradiate the third emitter layer P' E (p) over a wide area, the third emitter layer P' E (p) is formed into an unusual shape such as a finger shape or a snowflake pattern. (p) Provided on the surface. Therefore,
A large number of windows 402, 402, . . . for irradiating light L are formed in the gaps between the control electrodes 401 having irregular shapes in plan view.
Therefore, the light L can be effectively irradiated over a wide range of the auxiliary transistor portion 403,
Transistor operation can be performed over the entire emitter junction J5 . As a result, the output of the auxiliary transistor section 403 increases and the main thyristor section 404 is driven by the high gate input voltage.
It is possible to improve the turn-on characteristics of , that is, the rate of increase in rated critical on-current, high-frequency current carrying capacity, etc.

実施例 5 第6図のサイリスタウエハ500は、第1及び
第3実施例と同様に、p型の第1エミツタ層PE
(p)、n型の第1ベース層NB(n)、p型の第2
ベース層PB(p)及びn型の第2エミツタ層NE
(n)の4層を順次隣接させ、層間にpn接合J1
J2及びJ3を作つた主サイリスタ部分502と、上
記p型の第2ベース層PB(p)をp型のコレク
タ層PC(p)としその上に更にn型の第3ベー
ス層N′B(n)及びp型の第3エミツタ層P′E
(p)を設けてpnp3層を順次隣接させ層間にpn接
合J4及びJ5を作つた補助トランジスタ部分501
とを具備し、上記主サイリスタ部分502は複数
に分割した第2エミツタ層NE(n)、NE(n)、
…を有しその各表面にカソード電極507,50
7,…を有する。更に、補助トランジスタ部分5
01と主サイリスタ部分502との間にn型の第
4エミツタ層N′E(n)を設置し、上記第1エミ
ツタ層PE(p)、上記第1ベース層NB(n)、上
記第2ベース層PB(p)及び上記第4エミツタ
層N′E(n)のpnpn4層を順次隣接させて各層間
にpn接合J1,J2及びJ6を設けた補助サイリスタ部
分503を構成した。そして前記第2及び第3実
施例の導電層203,301に相当する導電層5
04が補助トランジスタ部分501と上記第4エ
ミツタ層N′E(n)との間の第2ベース層PB
(n)表面に設けられている。さらに、上記第4
エミツタ層N′E(n)上の補助サイリスタ電極5
05に電気的に接続された複数個の補助電極50
6,506,…がそれぞれ各第2エミツタ層NE
(n),NE(n)の間の第2ベース層PB(p)上
に位置するように第2ベース層PB(p)表面に
接続されている。以上の構成をもつ素子に対し、
その補助トランジスタ部分501上で電極が形成
されていない面509に光Lを照射すると、この
補助トランジスタ部分501は光励起されたフオ
トトランジスタとなりオン状態となるために制御
電極508からコレクタ層PC(p)へ向うコレ
クタ電流iCを発生させる。この電流iCは導電層
504→第4エミツタ層N′E(n)の経路でゲー
ト電流として流れて補助サイリスタ部分503を
ターンオンさせる。更にこの補助サイリスタ部分
503のオン電流iATが補助サイリスタ電極50
5→補助電極506→各第2ベース層PB(p)
→各第2エミツタ層NE(n)→各カソード電極
507の経路でトリガ電流として流れて主サイリ
スタ部分502をターンオンさせる。このよう
に、このサイリスタでは、補助サイリスタ部分5
03のオン電流iATによつて補助トランジスタ部
分501のコレクタ電流iCが増巾されて主サイ
リスタのゲートトリガ電流となる。その結果、主
サイリスタの高ゲート入力電圧による駆動が一層
強化され、主サイリスタのターンオンスイツチン
グ特性が著しく向上する。
Example 5 The thyristor wafer 500 in FIG. 6 has a p-type first emitter layer PE , similar to the first and third examples.
(p), n-type first base layer N B (n), p-type second base layer
Base layer P B (p) and n-type second emitter layer N E
(n) are successively adjacent to each other, and a pn junction J 1 ,
The main thyristor part 502 where J 2 and J 3 were made, and the p-type second base layer P B (p) are made into a p-type collector layer P C (p), and on top of that, an n-type third base layer is formed. N′ B (n) and p-type third emitter layer P′ E
Auxiliary transistor part 501 in which pn junctions J 4 and J 5 are created between layers by sequentially adjoining three pnp layers by providing (p)
The main thyristor portion 502 has a plurality of second emitter layers N E (n), N E (n),
... and cathode electrodes 507, 50 on each surface thereof.
It has 7,... Furthermore, the auxiliary transistor portion 5
01 and the main thyristor portion 502, an n-type fourth emitter layer N' E (n) is provided, and the first emitter layer P E (p), the first base layer N B (n), and the above An auxiliary thyristor part 503 is constructed in which the second base layer P B (p) and the fourth emitter layer N' E (n), which are four pnpn layers, are sequentially adjacent to each other and pn junctions J 1 , J 2 and J 6 are provided between each layer. Configured. And a conductive layer 5 corresponding to the conductive layers 203 and 301 of the second and third embodiments.
04 is the second base layer P B between the auxiliary transistor portion 501 and the fourth emitter layer N' E (n).
(n) Provided on the surface. Furthermore, the fourth
Auxiliary thyristor electrode 5 on emitter layer N′ E (n)
A plurality of auxiliary electrodes 50 electrically connected to 05
6, 506, ... are the respective second emitter layers N E
(n), and connected to the surface of the second base layer P B (p) so as to be located on the second base layer P B (p) between N E (n). For the element with the above configuration,
When the surface 509 on which no electrode is formed on the auxiliary transistor portion 501 is irradiated with light L, the auxiliary transistor portion 501 becomes a phototransistor that is photoexcited and turns on. ) to generate a collector current i C. This current i C flows as a gate current along the path from the conductive layer 504 to the fourth emitter layer N' E (n), turning on the auxiliary thyristor portion 503. Furthermore, the on-current i AT of this auxiliary thyristor portion 503 is the auxiliary thyristor electrode 50
5→auxiliary electrode 506→each second base layer P B (p)
→ Each second emitter layer N E (n) → Each cathode electrode 507 flows as a trigger current to turn on the main thyristor portion 502 . In this way, in this thyristor, the auxiliary thyristor part 5
The collector current i C of the auxiliary transistor portion 501 is amplified by the on-current i AT of 03 and becomes the gate trigger current of the main thyristor. As a result, the driving of the main thyristor by the high gate input voltage is further strengthened, and the turn-on switching characteristics of the main thyristor are significantly improved.

このように、本発明の光サイリスタは、光を受
ける補助トランジスタ部分と電流を受ける主サイ
リスタ部分とを具備すると共に、補助トランジス
タ部分は、主サイリスタ部分に印加される高電圧
が印加されないように構成しているので、光トリ
ガ感度が十分に高く維持でき、しかも高電圧に耐
えることができる利点を有する。
As described above, the optical thyristor of the present invention includes an auxiliary transistor portion that receives light and a main thyristor portion that receives current, and the auxiliary transistor portion is configured such that the high voltage applied to the main thyristor portion is not applied. Therefore, it has the advantage of maintaining sufficiently high optical trigger sensitivity and being able to withstand high voltage.

なお、本発明の実施例ではサイリスタとして逆
阻止サイリスタを示したが、他のサイリスタ、例
えば逆導通サイリスタ、トライアツク、について
も同様の効果を発揮させることができる。また、
サイリスタのp形、n形の導電形をすべて反対に
した場合も同様の効果を得ることができる。さら
に、半導体としては、シリコン単結晶の他に、例
えばGaAS,SiCを用いることもできる。
In the embodiments of the present invention, a reverse blocking thyristor is shown as the thyristor, but other thyristors, such as a reverse conducting thyristor or a triax, can also exhibit similar effects. Also,
A similar effect can be obtained even when the p-type and n-type conductivity types of the thyristor are all reversed. Furthermore, as the semiconductor, in addition to silicon single crystal, for example, GaAS or SiC can also be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による光サイリスタの基本構造
及び動作原理を説明する説明図、第2図,第3
図,第4図及び第6図はそれぞれ本発明の第1,
第2,第3及び第5実施例の断面概略図、第5図
は本発明の第4実施例の部分断面概略図である。 PE(p)は第1エミツタ層、NB(n)は第1
ベース層、PB(p)は第2ベース層、NE(n)
は第2エミツタ層、PC(p)はコレクタ層、
N′B(n)は第3ベース層、P′E(p)は第3エミ
ツタ層、N′E(n)は第4エミツタ層、Th,10
1,202,303,404及び502は主サイ
リスタ部分、Tr,102,201,301,4
03及び501は補助トランジスタ部分、a及び
105はアノード電極、k,107,204,3
04及び507はカソード電極、e,108,2
05及び401は制御電極、203,301及び
505は導電層、302及び506は補助電極で
ある。
Figure 1 is an explanatory diagram explaining the basic structure and operating principle of the optical thyristor according to the present invention, Figures 2 and 3.
4 and 6 are the first and second embodiments of the present invention, respectively.
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention. P E (p) is the first emitter layer, N B (n) is the first emitter layer, and N B (n) is the first emitter layer.
The base layer, P B (p) is the second base layer, N E (n)
is the second emitter layer, P C (p) is the collector layer,
N' B (n) is the third base layer, P' E (p) is the third emitter layer, N' E (n) is the fourth emitter layer, Th, 10
1, 202, 303, 404 and 502 are main thyristor parts, T r , 102, 201, 301, 4
03 and 501 are auxiliary transistor parts, a and 105 are anode electrodes, k, 107, 204, 3
04 and 507 are cathode electrodes, e, 108, 2
05 and 401 are control electrodes, 203, 301 and 505 are conductive layers, and 302 and 506 are auxiliary electrodes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型の第1エミツタ層、この第1エミ
ツタ層に隣接する第2導電型の第1ベース層、こ
の第1ベース層に隣接する第1導電型の第2ベー
ス層。この第2ベース層に隣接する第2導電型の
第2エミツタ層を具備する主サイリスタ部分と、
上記第2ベース層に設けられたコレクタ層、それ
ぞれ上記主サイリスタ部分と互いに分離して設け
られた第3ベース層及び第3エミツタ層を具備す
る補助トランジスタ部分と、上記第1エミツタ層
に接続された第1主電極と、上記第2エミツタ層
に接続された第2主電極と、上記第3エミツタ層
に接続された制御電極と、上記第3ベース層を含
む領域に設けられた光受容部とを備え、上記光受
容部への光照射によつて上記補助トランジスタ部
分を導通させ、そのコレクタ電流を上記主サイリ
スタ部分にトリガ電流として与えるようにしたこ
とを特徴とする光サイリスタ。 2 第2ベース層に補助電極を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光サイリス
タ。 3 第2エミツタ層を複数個設け、これらの第2
エミツタ層にそれぞれ設けられた第2主電極間に
複数個の補助電極を設け、これらの補助電極を互
いに電気的に接続したことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の光サイリスタ。 4 制御電極は、その周囲を通つて入射する光が
第3エミツタ層を広域にわたつて照射し得るよう
に、その平面形状を異形状に形成したことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光サイリス
タ。 5 主サイリスタ部分の第1エミツタ層、第1ベ
ース層及び第2ベース層を共用し、この第2ベー
ス層に隣接すると共に主サイリスタ部分と補助ト
ランジスタ部分と互いに分離して設けられた第4
エミツタ層を具備する補助サイリスタ部分を上記
主サイリスタ部分と補助トランジスタ部分との間
に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光サイリスタ。
[Scope of Claims] 1. A first emitter layer of a first conductivity type, a first base layer of a second conductivity type adjacent to the first emitter layer, and a second base layer of the first conductivity type adjacent to the first base layer. base layer. a main thyristor portion comprising a second emitter layer of a second conductivity type adjacent to the second base layer;
a collector layer provided on the second base layer; an auxiliary transistor portion including a third base layer and a third emitter layer provided separately from the main thyristor portion; and a collector layer connected to the first emitter layer; a first main electrode connected to the second emitter layer, a control electrode connected to the third emitter layer, and a light receiving section provided in a region including the third base layer. A photothyristor, characterized in that the auxiliary transistor portion is made conductive by irradiating the photoreceptor with light, and the collector current thereof is applied to the main thyristor portion as a trigger current. 2. The optical thyristor according to claim 1, characterized in that an auxiliary electrode is provided on the second base layer. 3 A plurality of second emitter layers are provided, and these second
3. The optical thyristor according to claim 2, wherein a plurality of auxiliary electrodes are provided between the second main electrodes respectively provided on the emitter layer, and these auxiliary electrodes are electrically connected to each other. 4. Claim 1, characterized in that the control electrode has an irregular planar shape so that the third emitter layer can be irradiated with light incident through the periphery over a wide area. The optical thyristor described. 5 A fourth layer that shares the first emitter layer, first base layer, and second base layer of the main thyristor portion, is adjacent to the second base layer, and is provided separately from the main thyristor portion and the auxiliary transistor portion.
2. An optical thyristor as claimed in claim 1, characterized in that an auxiliary thyristor portion comprising an emitter layer is provided between the main thyristor portion and the auxiliary transistor portion.
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