JPS61144066A

JPS61144066A - 光トリガサイリスタ

Info

Publication number: JPS61144066A
Application number: JP59265846A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nishizawa; 潤一西澤; Naoshige Tamamushi; 玉蟲　尚茂
Original assignee: Semiconductor Research Foundation
Current assignee: Semiconductor Research Foundation
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-07-01
Also published as: JPH043114B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、従来形光トリガサイリスタまたは光トリガ静
電誘導サイリスタよりも更に光トリガ感度が向上した光
トリガサイリスタまたは光トリガ静電誘導サイリスタに
関し、中小電力から大電力のスイッチング素子として利
用されるものである。

〔従来の技術〕

従来、サイリスタを光でトリガすることは広《行なわれ
ており、Ｌ　Ａ　Ｓ　Ｃ　Ｒ　ＳＬｉｇｈｔ　Ａｃｔｉ
ｖａ−ｔｅｄ．　Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ，ホトサイリスタ
等の名称で実施されていることは周知の事実である。従
来形光ト゛リガサイリスタでは、増幅用サイリスタを集
積化した増幅ゲート構造が一般的である。さらに、増幅
用静電誘導サイリスタまたは増幅用静電誘導トランジス
タを集積化し光トリガ感度を向上させた光トリガサイリ
スタが、本願発明者によって既番ζ提案され、特願昭５
９−１８１５３４号「光トリガサイリスタ」番ζ開示さ
れている。

静電誘導サイリスタ（　Ｓｔａｔｉｃ　Ｉｎｄｕｃｔｉ
ｏｎ　Ｔｈｙｒｉ−ＳｉＯｒ　ｉ以下ＳＩサイリスタと
略称する）の光トリガは、本願発明者によって既に提案
され、特願昭５４−３６０７９号（特開昭５５−１２８
７０号）「静電誘導サイリスタ及び半導体装置」、特願
昭５９−５４９３７号（光クエンチ可能なサイリスタ装
置」、昭和５９年８月２２日出願「光トリガ・光クエン
チ静電誘導サイリスタ」及び昭和５９年８月２５日出願
「光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ」に開示さ
れている。構造例は、主ＳＩサイリスタに光を入射させ
てトリガする直接トリガ形式の例が、特願昭５９−５４
９３７号「光クエンチ可能なサイリスタ装置」に示され
ている。また、光トリガ用増幅素子として静電誘導ホト
トランジスタ（　Ｓｔａｔｉｃ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　
Ｐｈｏｔｏ　Ｔｒａ−ｎｓ１ｓｊｏｒ＋以下ＳＩホトト
ランジスタと略称する）または、静電誘導ホトサイリス
タ（　ＳｔａｔｉｃＩｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｈｏｔｏ　
−　Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ，　　以下ＳＩホトサイリスタ
と略称する）を集積化した例が、特願昭５９　−　１７
６９５７号「光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ
」に示されている。

上述の光トリガサイリスタ、光トリガ静電誘導サイリス
タのほとんどは、トリガ光がカンード側から入射される
方式である。トリガ光を７ノード側から入射させる方式
の構造例は、特願昭５９−５４９３７号「光クエンチ可
能なサイリスタ装置」に数例示されているのみである。

本願の＃ｘ本第１１図は、特願昭５９−５４９３７号「
光クエンチ可能なサイリスタ装置」に提案されている主
ＳＩサイリスタのアノード側からトリガ光が入射する方
式の光トリガ・光クエンチＳＩサイリスタの構造例であ
る。第１１図の構造例では、埋め込みゲート形ＳＩサイ
リスタと光クエンチ用ＳＩホトトランジスタが集積化さ
れている。トリガ光は、埋め込みゲート形ＳＩサイリス
タのアノード電極が設けられていないグアノード領域か
らＳＩサイリスタ内内入入射れる。

クエンチ光は光クエンチ用ＳＩホトトランジスタに直接
入射される。

〔発明が解決しようとする問題点３以上述べたように、従来型光トリガサイリスタでは、カ
ソード側から光入射を行なっているために、カソード領
域、ベース領域内において光吸収の影響を受けやすいこ
とと、バイポーラベース構造を有する増幅用補助サイリ
スタを用いるために、光増幅度が低く、光トリガ感度が
上がらないという欠点があった。土さらに、第１１図に
示された静電誘導型光トリガ・光クエンチサイリスタで
は、第一ゲート、第二ゲートはともに、それぞれ共通ゲ
ート領域となっていて、増幅用補助サイリスタ等の増幅
ゲート構造を有していないため、光トリガ感度の点で更
に改良の余地が残されていた。車本発明は、上記の問題
点を解決し、改良された光トリガ感度を有した光トリガ
サイリスタを提供することを目的とする。　。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明１こおいては、従来型光トリガサイリスタの光ト
リガ感度を上昇させるために以下のような手段を用いる
こととする。

（１）　　光に対する吸収を抑えるため１ζ、カソード
側からの光入射ではなく、アノード側からの光入射を行
なうことで、最も電子・正孔対を効率よく空乏化された
第２ベース層内にて発生させる。すなわち、アノード側
からの光入射の方が、ｐアノード層さえ透過すれば第２
ベース層書こ容易に光は侵入するため効率が良いわけで
ある。

（２）　　さらに、バイポーラベース構造に比べてはる
かに光増幅感度の高いという特徴を有する静電誘導トラ
ンジスタゲート構造を増幅用補助サイリスタ部分に設け
る。これによって、従来型バイポーラベース構造のもつ
光トリガ感度の低い点が大きく改善されることになる。

（３）　　さらに、増幅ゲート構造を導入することによ
って従来の光トリガ・光クエンチＳＩサイリスタに比べ
ても光トリガ感度は改善されることとなる。

〔作　　用〕

本発明による光トリガサイリスタは、アノード側からの
光トリガパルスを導入する光ファイバ等の手段とその光
トリガパルス１ζよって駆動されるＳＩＴゲート構造を
アノード側に有し、さらにそのＳＩＴゲート構造は、主
サイリスタのアノード領域とは切り離されていて、増幅
用補助サイリスタの一部となっていて、同じく、カソー
ド側にも増幅用補助サイリスタのカンード及びベース領
域が設けられていて、ＳＩＴゲート構造によって形成さ
れたアノード領域との間で、光トリガＳＩサイリスタが
増幅用補助サイリスタとして形成されている。すなわち
、本発明による光トリガサイリスタは、増幅用補助光ト
リガＳｌサイリスタと従来型光トリガサイリスタの主サ
イリスタ部分が集積化された構造を基本的構造として有
しいる。或いは、カソード側のカソード領域を囲むベー
ス領域に電極をとり、ゲートでターン・オフできる構造
、即ちＧＴＯサイリスタ構造と増幅用補助光トリガＳエ
サイリスタが組み合わされていてもよい。

さらに、本発明による光トリガサイリスタの発展型は種
々ある。例えば、主サイリスタもしくは補助サイリスタ
のカソード側にＳＩＴゲート構造が設けられていてもよ
い。また、光によるトリガのみならず、光１ζよるゲー
ト・ターン・オフを行なえるように、主サイリスタの第
１ゲート部分もしくは第２ゲート部分の電極端子に光感
応素子を接続もしくは集積化接続して、光クエンチパル
スをこの光感応素子に照射することで主サイリスタを光
によるゲート・ターン・オフすることもよい。

補助サイリスタにアノード側から光照射すると、アノー
ド側に形成されたＳＩＴゲート構造の持つ高い光トリガ
感度によって、補助サイリスタのグアノード領域より、
同じく補助サイリスタの第１ベース領域へ向けて正孔電
流が注入される。第１ベース領域の電位が下がり、同時
に補助サイリスタの忙カソード領域から電子の注入が起
こり、この電子は、ＳＩＴゲート構造のｎ＋アゲート域
に蓄積されることになる。従って、さらに多くの正孔が
ｐ＋アノード領域より第１ベース領域に向けて流れるた
め、補助ＳＩ主サイリスタ光トリガによってターン・オ
ン状態となる。補助サイリスタがターン・オンすると今
度は主サイリスタも増幅トリガされることになって主サ
イリスタもターン・オンする。

ターン・オフは、光によるゲート・ターン・オフを行な
えるように、第１ベースに電極を取り、ＧＴＯのゲート
構造を採用する場合、もしくは、主サイリスタ部分にＳ
Ｉサイリスタ構造を採用する場合には、電気的なゲート
・ターン・オフ、もしくは光によるゲート・ターン・オ
フによって主サイリスタは高速にオフする。当然のこと
ながら、このような自己消弧型デバイスにおいても、転
流回路をアノード・カンード間に接続して転流ターン・
オフによってオフさせてもよい。

また、主サイリスタ部分が従来型四層構造の光トリガサ
イリスタの構造を有する場合には転流ターン・オフであ
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図は
、本発明の光トリガサイリスタの実施例の断面構造を示
す。アノード側に補助ＳＩ主サイリスタＳＩＴゲート構
造が設けられている。即ち、ｎ＋領域９０９はゲート領
域、ｐ＋領域９１０は補助ＳＩ主サイリスタアノード領
域を示す。９０８はゲート電極、９１１はアノード電極
であり、ともに透明電極で形成されることが望ましい。

９１２は光トリガパルスＬ　Ｔ　９１３を導入するため
の光ファイバ等の手段を示してい、る。

９１４は絶縁層を示す。９００はｎ−高抵抗層を示す。

９０１はｐベース層を示す。９０２は主サイリスタのｎ
十カソード領域を示し、９０３は補助サイリスタのｎ十
カソード領域である。９０４は主サイリスタのカンード
電極、９０５は補助ＳＩサイリスタ部分のｎ＋カンード
領域への電極であり、ｐベース層と短絡されている。９
０６は主サイリスタのｐアノード領域、９０７はアノー
ド電極である。

次に第１図に示す実施例の動作を説明する。

主サイリスタ及び補助Ｓｌサイリスタがオフしている状
態で、光トリガパルスＬＴ９１３が補助ＳＩ主サイリス
タアノード側から照射されると、ｎ−高抵抗層９００で
電子・正孔対が発生し、その発生した電子・正孔対のう
ちの正孔はｐベース層９０１に蓄積し、電子はｎ＋アゲ
ート域９０９に蓄積する。ｎ＋アゲート域９０９の正孔
に対するポテンシャルは、蓄積された電子により低下し
て、ｐ＋アノード領域９１０からｎ″″高抵抗層９００
へ正孔が注入され、その注入された正孔がｐベース層９
０１に蓄積し、ｐベース層９０１の電子に対するポテン
シャルが低下し、ｎ十カソード領域９０３からｎ−高抵
抗層９００へ電子が注入され、その電子がｎ＋アゲート
域９０９に蓄積し、さらにｎ＋アゲート域９０９のポテ
ンシャルを低下させ、補助ＳＩ主サイリスタオンする。

補助ＳＩ主サイリスタ正孔電流により、主サイリスタの
ｐベース層９０１が充電され、また電子電流によりｐア
ノードとｎ−高抵抗層接合付近の第２ベースも充電され
主サイリスタがオンする。第９図、第１０図の従来形光
トリガサイリスタでは、補助サイリスタは、バイポーラ
ベース構造を有しているため光感度が低いのに対して、
第１図に示す本発明実施例では、補助ＳＩ主サイリスタ
アノード側に高光感度のＳＩＴゲート構造が設けられて
いるため、弱い光強度で高速の光トリガが実現できる。

また、アノード側からの光入射を行なうことで、空乏化
されたｎ−高抵抗層９００内に効率よく光を侵入させる
ことができるため、光感度がさらに向上する。

第２図は、本発明による光トリガサイリスタで、主サイ
リスタが、ゲート・ターン・オフ・サイリスタ（以下Ｇ
ＴＯと略称する）で構成されている実施例の断面構造を
示す。ｎ＋領域１０１０はゲート領域、ｐ＋領域１０１
３は補助サイリスタのアノード領域を示す。１０１１は
、ゲート電極、１０１２はアノード電極であり、ともに
透明電極で形成されることが望ましい。１０１６は、光
トリガパルスＬ　Ｔ　１０１７を導入するための光ファ
イバ等の手段を示している。１０１４は絶縁層を示す。

１０００はｎ−高抵抗層、１００１は　ｐベース層、１
００２は主ＧＴＯ０）ｎカソード領域、１００７は補助
サイリスタのｎカソード領域、１００９は主ＧＴＯのｐ
アノード領域である。１００６は補助サイリスタのカソ
ード電極、１００５は補助サイリスタのｐベース電極、
１００４は主ＧＴＯのカソード電極、１ＯＯ３は主ＧＴ
Ｏのｐベース電極、１００８は主ＧＴＯのアノード電極
である。

光トリガの機構は、第１図の実施例と同じであるが、第
２図に示す実施例では、主サイリスタがＧＴＯで構成さ
れているので、電気的にゲート・ターン・オフすること
ができる。また、主ＧＴＯ１７）ｐベース電極１００３
に光感応素子を接続、もしくは集積化接続して、光クエ
ンチパル忘・スをこの光ｉ子に照射することで主ＧＴＯを光でゲート
・ターン・オフすることができる。

第３図は、本発明による光トリガサイリスタで主サイリ
スタが単一ゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタで構
成され、増幅用光感応素子がダブルゲート形ＳＩホトサ
イリスタで構成されている実施例の断面構造を示す。

第３図において、主サイリスタであるところの単一ゲー
ト埋め込みゲート形ＳＩサイリスタハｐ＋７　／　−Ｆ
領域１１０工、ｎ−高抵抗領域１１０２、ｎ十カソード
領域１１０３、ｐ＋ゲデー領域１１０４、アノード電極
１１３１、カソード電極１１３２、ゲート電極１１３３
とで構成されている。補助ＳＩホトサイリスタは、ｐ＋
アノード領域１１１１、ｎ−高抵抗領域１１１２、ｎ＋
カンード領域１１１３、ｐ＋ゲデー領域１１１４、アノ
ード電極１１４１、カソード電極１１４２、ゲート電極
１１４４とで構成されている。

１１５１は絶縁層である。アノード電極１１４１、ゲー
ト電極１１４４は透明電極で形成されることが望ましい
。主サイリスタのｐ＋ゲデーエ領域１１０４と増幅用Ｓ
■ホトサイリスタのｐ＋ゲト領域１１１４は分離されて
いる構造と分離されていない構造とがある。分離されて
いる構造では補助ＳＩサイリスタの光感度がさらに向上
する。１１７２は光トリガパルス１１７１を導入す−る
ための光ファイバ等の手段である。

第３図に示す実施例では、主サイリスタが単一ゲート形
ＳＩサイリスタで構成され、増幅用補助サイリスタが、
ダブルゲート形ＳＩホトサイリスタで構成されているた
めに、微弱光で高速の光トリガか実現できる。また、主
Ｓｌサイリスタのゲート電極１１３３を電気的に駆動す
ることでゲート・ターン・オフができる。さらに、ゲー
ト電極１１３３１ζ光感応素子を接続もしくは集積化接
続して、光クユンチパルスをこの光感応素子に照射する
ことで主Ｓｌサイリスタを高速に光でゲート・ターン・
オフすることができる。

補助ＳＩホトサイリスタのｎ＋ゲデーは、開放状態で用
いる場合とバイアスを加える場合とがある。また、補助
ＳＩホトサイリスタのアノードは主Ｓｌサイリスタのア
ノードに接続されている。

第４図は、本発明による光トリガサイリスタで、主サイ
リスタがダブルゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタ
で構成され増幅用光感応素子がダブルゲート埋め込みゲ
ート形ＳＩホトサイリスタで構成されている実施例の断
面構造を示す。

第４図において主Ｓｌサイリスタは、ｐ＋アノード領域
１０１とｎ−高抵抗領域１０２とｎ十カンード領域１０
３とｐ＋アゲート域１０４とｎ＋アゲート域１０５とｐ
＋アノード領域１０１、ｎ＋カソード領域１０３、ｐ＋
アゲート域１０４及びｎ＋アゲート域１０５の表面露出
部分に設けられているアノード電極１３１、カソード電
極１３２、ゲート電極１３３，１３４とで構成されてい
る。補助Ｓ１ホトサイリスタは、ｐ＋アノード領域１１
１とｎ″″高抵抗領域１１２とｎ十カソード領域１１３
とｐ＋アゲート域１１４とｎ＋ゲデー領域１１５とｐ＋
７ノード領域１１１及びｎ＋カソード領域１１３の表面
露出部分に設けられているアノード電極１４１とカソー
ド電極１４２とで構成されている。主Ｓｌサイリスタの
ｎ＋ゲート領域１０５と増幅用ＳＩホトサイリスタのｎ
＋アゲート域１１５は分離されている。また、主ＳＩサ
イリスタのｐ＋アゲート域１０４と増幅用Ｓｌホトサイ
リスタのｐ＋ゲート領領域１嬉４６と分離されていない構造とがある。１７２は光トリガパ
ルス１７１を導入するための光ファイバ等の手段である
。主サイリスタと補助ＳＩホトサイリスタが、ダブルゲ
ート構造を有していて、しかも補助ＳＩホトサイリスタ
のゲート領域は主ＳＩサイリスタのゲート領域と分離さ
れているから補助ＳＩホトサイリスタの光感度は、飛躍
的に向上し高速、高感度の光トリガが実現できる。補助
ＳＩサイリスタのアノードは、主Ｓえられる。また、主
ＳＩサイリスタの一方のゲートか両方のゲートを電気的
に駆動することでゲート・ターン・オフができる。さら
に、ゲートに光感応素子を接続もしくは集積化接続して
、光クエンチパルスをこの光感応素子１ζ照射すること
で主Ｓ■サイリスタを高速に光でゲート・ターン・オフ
することができる。

第５図は、本発明による光トリガサイリスタで主サイリ
スタがダブルゲート平面ゲート形ＳＩサイリスタで構成
され、増幅用光感応素子がダブルゲート平面ゲート形Ｓ
Ｉホトサイリスタで構成されている実施例の断面構造を
示す。第５図において主ＳＩサイリスタは、Ｐ”アノー
ド領域２０１とｎ−高抵抗領域２０２とｎ＋カソード領
域２０３とｐ＋アゲート域２０４とｎ＋アゲート域２０
５とｐ”　７　／−ド領域２０１．１＋カンート領域２
０３、ｐ＋アゲート域２０４及びｎ＋アゲート域２０５
の表面露出部分１こ設けられているアノ７ド電極２３１
，カソード電極２３２、ゲート電極２３３、２３４とで
構成されている。補助ＳＩホトサイリスタは　ｐ＋アノ
ード領域２１１とｎ−高抵抗領域２１２とｎ十カンード
領域２１３とｐ＋ゲデー領域２１４とｎ＋アゲート域２
１５とｐ＋アノード領域２１１、ｎ＋カンード領域２１
３、ｐ＋ゲデー領域２１４及びｎ＋アゲート域２１５の
表面露出部分に設けられているアノード電極２４１、カ
ソード電極２４２、ゲート電極２４３。

２４４とで構成されている。アノード電極２４１とゲー
ト電極２４３は透明電極で形成されることが望ましい。

２７２は光トリガパルスＬ　Ｔ　２７１を導入するため
の光ファイバ等の手段テある。

補助ＳＩホトサイリスタのカンードは主ＳＩサイリスタ
のカンードと共通になっている。ｐ＋ゲデー領域２１４
は主ＳＩサイリスタのｐ＋アゲート域２０４と分離され
るか共通になされていて、分離されている場合は、開放
かバイアスが加えられる。ｎ＋アゲート域２１５も同様
である。またｐ＋アノ＋ド領域２１１は主ＳＩサイリス
タのｎ＋ゲデーか、アノードに接続される。

第６図は、本発明による光トリガサイリスタで、主サイ
リスタがダブルゲート切り込みゲート形ＳＩサイリスタ
で構成され増幅用光感応素子がダブルゲート切り込みゲ
ート形ｓＩホトサイリスタで構成されている実施例の断
面構造を示す。第６図において主ＳＩサイリスタは、ｐ
＋アノード領域３０１とｎ−高抵抗領域３０２とｎ＋カ
ソード領域３０３とｐ＋アゲート域３０４とｎ＋アゲー
ト域３０５とｐ＋アノード領域３０１、ｎ十カソード領
域３０３、ｐ＋アゲート域３０４及びｎ＋アゲート域３
０５の表面露出部分に設けられているアノード電極３３
１、カソード電極３３２、ゲート電極３３３，３３４と
で構成されている。補助ＳＩホトサイリスタは、ｐ＋ア
ノード領域３１１とｎ−高抵抗領域３１２と域３１３、
ｐ＋ゲデー領域３１４及びｎ＋アゲート域３１５の表面
露出部分に設けられているアノード電極３４１とカソー
ド電極３４２とゲート電極３４３。

３４４とで構成されている。アノード電極，３４１とゲ
ート電極３４４は透明電極で形成されることが望ましい
。３７２は光トリガパルスＬ　Ｔ　３７１を導入するた
めの光ファイバ等の手段である。

第７図は、本発明による光トリガサイリスタで、主サイ
リスタがダブルゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタ
で構成され増幅用光感応素子がアノード側が平面ゲート
形でカソード側が埋め込みゲート形のダブルゲートＳＩ
ホトサイリスタで構成されている実施例の断面構造を示
す。第７図において、主ＳＩサイリスタは、ｐ＋アノー
ド領域４０１とｎ−高抵抗領域４０２とｎ＋カソード領
域４０３とｐ＋ゲデー領域４０４とｎ＋ゲデー領域４０
５とｐ＋アノード領域４０１．ｎ＋カソード領域４０３
、ｐ＋ゲデー領域４０４及びｎ＋ゲデー領域４０５の表
面露出部分に設けられているアノード電極４３１とカソ
ード電極４３２とゲート電極４３３，４３４とで構成さ
れている。補助ＳＩホトサイリスタは、ｐ＋アノード領
域４１１とｎ−高抵抗領域４１２とｎ＋カソード領域４
１３とｐ＋アゲート域４１４とｎ＋アゲート域４１５と
ｐ＋ア／−ド領域４１１．ｎ＋カソード領域４１３及び
ｎ＋アゲート域４１５の表面露出部分に設けられている
アノード電極４４１とカソード電極４４２とゲート電極
４４４とで構成されている。４５１は絶縁層である。ア
ノード電極４４１とゲート電極４４４は透明電極で形成
されることが望ましい。４７２は、光トリガパルスＬ　
Ｔ　４７１を導入するための光ファイバ等の手段である
。

第８図は、本発明による光トリガサイリスタで、主サイ
リスタがダブルゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタ
で構成され、増幅用光感応素子がＳＩホトトランジスタ
で構成されている実施例の断面構造を示す。第８図にお
いて、主ＳＩサイリスタはｐ＋ア／−ド領域５０１とｎ
−高低ｎ型カソード領域５０３、ｐ＋ゲデー領域５０４
及ヒｎ＋ゲート領域５０５の表面露出部分に設けられて
いるアノード電極５３１とカソード電極５３２とゲート
電極５３３．５３４とで構成されている。補助ＳＩホト
トランジスタは、ｎ＋ソース領域５１３とｎ−高抵抗領
域５１２とｎ＋ドレイン領域５１１とｐ＋アゲート域５
１４とｎ＋ドレイン領域及びｐ＋ゲデー領域の表面露出
部分に設けられているドレイン電極５４１とゲート電極
５１４とで構成されている。

５５１は絶縁層であるドレイン電極５４１とゲート電極
５４２は透明電極で形成されることが望ましい。ｎ＋ソ
ースＱ域５１３は、主ＳＩサイリスタのｎ＋ゲデー領域
５０５と共通になっている。５７２は、光トリカハルス
Ｌ　Ｔ　５７１を導入するための光ファイバ等の手段で
ある。

第９図は、従来型光トリガサイリスタの断面構造の一例
を示す。６０１はアノード電極、６０２はｐ型アノード
領域、６０３はｎ型ベース層、６０４ハｐ型ヘ一ス層、
６１０は増幅用補助サイリスタ部分のｎ型カソード領域
、６０５は主サイリスタ部分のｎ型カソード領域を示す
。６０７は増幅用補助サイリスタ部分のカソード電極で
あると同時１ζ、ｐベース層に短絡されている。６０６
は主サイリスタのカソード電極を示す。光ファイバ６０
８　ｉζよって導入された光トリガパルスＬＴ　６０９
は、増幅用補助サイリスタ部分のカソード領域６１０の
上面から侵入するようになっている。ｎカソード６０７
、ｐベース６０４、ｎベース６０３　及ヒＩ）７ノード
６０２によって構成される補助サイリスタが光パルスＬ
　Ｔ　６０９によりトリガされることによって主サイリ
スタのｐベース６０４が駆動されて、主サイリスタはタ
ーン・オンする。従来型光トリガサイリスタでは、ター
ン・オフは、転流ターン・オフ方式によっているため、
ターン・オフ時間が長いという欠点がある。増幅用補助
サイリスタの光増幅度は、ｐベース６０４層におけるバ
イポーラベース構造の光増幅度に対応する。この光増幅
度は、丁度電流増幅率に対応するが、一般にバイポーラ
ベース構造の電流増幅率を増すためには、ベース幅を薄
く形成する工夫が必要となる。第１０図は、補助サイリ
ス・夕部分の電流増幅率を増すために、ｐベース層７０
４の一部分、即ちｎ十カンード領域７１０、　Ｉ）ヘ−
Ｘ７０４、ｎ−ヘ−ｘ　７０３、ｐ７／−ドア０２によ
って形成される補助サイリスタのベース部分７１１を薄
く形成した例である。他の部分は、第９図の従来例と同
様に、７０１は７ノード電極、７０２はｐ型アノード領
域、７０３はｎ−ベース層、７０４はｐベース層、７０
５は主サイリスタのｎ十カソード領域、７０６は主サイ
リスタのカソード電極、７１０は増幅用補助サイリスタ
のｎ＋カソード領域、７０７はそのカソード電極である
。

７０８ハ光トリガパルスＬ　Ｔ　７０９を導入する光フ
ァイバを示す。

第９図、第１０図の従来例では、光トリガパルスＬ　Ｔ
　６０９もしくは７０９はいづれもｎ型カソード層６１
０．７１０及びｐベース層６０４，７０４を透過してｎ
ベース層に侵入するが、ｎ型カソード層６１０．７１０
、ｐベース層６０４．７０４内における光吸収の影響を
受ける。また従来型光トリガサイリスタでは、バイポー
ラベース構造による光増幅であるため、静電誘導トラン
ジスタのゲート構造（ＳＩＴゲート構造）による光増幅
に比べ、光増幅感度は低い値となっている。光増幅度の
傾向を比較すると、ＳＩＴゲート構造の場合、入射光強
度が低ければ低い程高くなるのに対し、バイポーラベー
ス構造では逆に、光入射光強度の増加とともに光増幅度
は上昇する。

第１１図は、アノード側光トリガによる従来型光トリガ
・光クエンチ静電誘導サイリスタの断面構造を示す。８
０１はカソード電極、８０２はｎ−高抵抗層、８０３は
ｐ＋ゲデー領域、８０４はｐ＋アノード領域、８０５は
アンード電極、８０６．８０７．８０９．８１０．８１
１はｎ高抵抗層、８０８はｎ＋アゲート域、８１２はク
エンチ用トランジスタのｎ＋ゲデー、８１３はそのゲー
ト電極、８１４はクエンチ用トランジスタの主電極の一
方への電極、８１５はｐ＋拡散層で主電極領域を示す。

８１６は絶縁層を示す。８１７はトリガ用光パルスＬ　
Ｔ　８６０を導入する光ファイバ、８１８はクエンチ用
光パルスＬ　Ｑ　８５０を導入する光ファイバを示す。

８４０はｐ＋アノード領域の一部分を薄くなされた領域
、８４１は絶縁層であって、光侵入に対し、無反射防止
膜となっている。

しかる＄こ、第１１図の従来例では、忙埋め込みゲート
領域８０８及びｐ＋埋め込みゲート領域８０３はそれぞ
れデバイス全面積にわたり共通領域となっており、補助
サイリスタ等の増幅ゲート手段は設けられていない。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の実施例に関して、ＳＩＴゲート構
造の直流的な光増幅度（電流増幅率）の実験結果を、バ
イポーラベース構造の実験結果と比較しながら説明する
。

□第１２図は、ＳＩホトトランジスタの直流的な光増幅
度Ｇの入射光強度Ｐｉ依存性を示している。

ドレインバイアス電圧ＶＤをパラメータとしていて、同
時に５ＩＰＴのゲート電位の変化△ＶＧを示しである。

第１３図は、バイポーラホトトランジスタ（ＢＰＴ）の
直流的な光増幅度Ｇの入射光強度Ｐｉ依存性を示してい
る。コレクタバイアス電圧Ｖｃをパラメータとしていて
、同時にＢＰＴのベース電位の変化△ＶＢも示しである
。

第１２図、第１３図から明らかな様に、ＳＩホトトラン
ジスタとＢＰＴの直流的な光増幅度Ｇの光強度Ｐｉ依存
性の傾向は、まったく異なる。ＢＰＴでは直流的な光増
幅度Ｇは光強度Ｐｌの増加に伴ないしだいに増加するが
、　Ｐｉ　＝　１０２μＷ／ｄで高々３　Ｘ　１０２程
度である。一方、ＳＩホトトランジスタでは、光強度が
弱い程直流的な光増幅度Ｇは大きくなる傾向を示しＰｉ
　＝　１０−’μＷ／ｄにおいては、１０ｓを越えるＧ
が得られている。

以上述べた様にＳＩＴゲート構造では、バイポーラベー
ス構造と比較して、はるかに大きな光増幅度（電流増幅
率）が得られる。よって、ＳＩＴゲート構造を光トリガ
サイリスタの増幅ゲート構造に応用すれば、高光感度、
高速のトリガサイリスタが実現できる。

一例として４００Ｖ−１ＯＡの光トリガ１こ際し、本発
明によるＳＩＴゲート構造による増幅ゲート構造を用い
た場合、約１２３μＷの光でターン・オン遅延１．８μ
ｓであり、ターン・オン立上り時間は１．１μｓであっ
た。ＳＩＴゲート構造の代りにバイポーラベース構造に
よる増幅ゲート構造を用いた場合、同程度の光強度では
主サイリスタのゲート電位は０．６ｅＶまでしか上昇せ
ず光トリガできなかった。

本発明による光トリガサイリスタを、従来の光トリガサ
イリスタが応用されていたスイッチング装置に用いれば
、極めて高速、高感度のスイッチング装置が実現できる
。さら化、光トリガサイリスタの大電力から中、小電力
分野における応用範囲を大きく広げるものであり、工業
的利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光トリガサイリスタの実施例の断面構
造、第２図は本発明による光トリガサイリスタで主サイ
リスタがＧＴＯで構成されている実施例の断面構造、第
３図は本発明による光トリガサイリスタで主サイリスタ
が単一ゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタで構成さ
れ、増幅用光感応素子がダブルゲート形ＳＩホトサイリ
スタで構成されている実施例の断面構造、第４図は本発
明による光トリガサイリスタで主サイリスタがダブルゲ
ート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタで構成され、増幅
用光感応素子がダブルゲート埋め込みゲート形ＳＩホト
サイリスタで構成されている実施例の断面構造、第５図
は本発明による光トリガサイリスタで主サイリスタがダ
ブルゲート平面ゲート形ＳＩサイリスタで構成され、増
幅用光感応素子がダブルゲート平面ゲート形ＳＩホトサ
イリスタで構成されている実施例の断面構造、第６図は
本発明による光トリガサイリスタで主サイリスタがダブ
ルゲート切り込みゲート形ＳＩサイリスタで構成され、
増幅用光感応素子がダブルゲート切り込みゲート形ＳＩ
ホトサイリスタで構成されている実施例の断面構造、第
７図は本発明による光トリガサイリスタで主サイリスタ
がダブルゲート埋め込みゲート形Ｓｌサイリスタで構成
され、増幅用光感応素子がアノード側が平面ゲート形で
カソード側が埋め込みゲート形のダブルデー）ＳＩホト
サイリスタで構成されている実施例の断面構造、第８図
は本発明による光トリガサイリスタで主サイリスタがダ
ブルゲート埋め込みゲート形ＳＩサイリスタで構成され
、増幅用光感応素子がＳｒホトトランジスタで構成され
ている実施例の断面構造、第９図は従来形光トリガサイ
リスタの構造例、第１０図は従来形光トリガサイリスタ
の別の構造例、第１１図はアノード側光トリガによる従
来形光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ、第１２
図はＳｒホトトランジスタの直流的な光増幅度Ｇの入射
光強度Ｐｉ依存性、第１３図はバイポーラホトトランジ
スタの直流的な光増幅度Ｇの入射光強度Ｐｉ依存性であ
る。１０１．２０１，３０１　、４０１　、５０１゜９
０６．１００９．１１０１・・・・・・　主サイリスタ
のｐ＋（ｐｉアノード領域、１０２．２０２．３０２．
４０２．５０２．９００．１０００．１１０２・・・・
・・　主サイリスタのｎ−高抵抗層、１０３．２０３．
３０３．４０３．５０３．９０２．１００２．１１０３
・・・・・・主サイリスタ゛の［１”　（ｎｌカンード
領域、１０４．２０４．３０４．４０４．５０４．１１
０４　　・・・・・・　主サイリスタのｐ＋アゲート域
、１０５．２０５．３０５．４０５．５０５・・・・・
・主サイリスタのｎ＋ゲデー領域、９０１．１００１・
・・・・・　主サイリスタのｐベース領域、１３１．２
３１．３３１．４３１、ｓａｉ、９０７．１００８．１
１３１　　・・・・・・主サイリスタのアノード電極、
１３２．２３２．３３２．４３２．５３２．９０４．１
００４．１１３２・・・・・・　主サイリスタのカソー
ド電極、　　１３３．２３３．３３３．４３３．５３３
．１１３３　　・・・・・・　主サイリスタのｐ＋アゲ
ート極、１３４．２３４．３３４．４３４．５３４・・
・・・・　主サイリスタのｎ＋ゲデー電極、１００３曲
・・主サイリスタのｐベース電極、１１１，２１１．３
１１゜４１１、９１０．１０１３．１１１１　　・・・
・・・補助サイリスタのｐ＋７ノード領域、１１２．２
１２．３１２．４１２．１１１２　　・・・・・・補助
サイリスタのｎ−高抵抗層、１１３．２１３．３１３．
４１３．９０３．１００７．１１１３　　川…　補ト領
域、１１５．２１５．３１５．４１５．９０９．１０１
０　。１１１５　　・・・・・・補助サイリスタのｎ＋ゲデー
領域、１４１゜２４１　、３４１　、４４１．９１１．
１０１２．１１４１・・・・・・補助サイリスタのアノ
ード電極、１４２，２４２゜３４２．４４２．９０５．
１００６．１１４２　　・・曲　補助サイリスタのカソ
ード電極、２４３．３４３　・・曲補助サイリスタのｐ
＋アゲート極、２４４．３４４．４４４．９０８．１０
１１．１１４４・・・川　　補助サイリスタノｎ＋ゲー
ト電極、　　１００５　　・・曲補助サイリスタのｐベ
ース電極、５１１曲・・補助Ｓｌホトトランジスタのｎ
”トＬ／イン領域、５１２　　・・曲補助ｓエホトトラ
ンジスタのｎ−高抵抗領域、５１３　　・川・・　補助
ＳＩホトトランジスタのｎ　ソース領域、５１４　　・
・・・・・・・・補助ＳＩホトトランジスタのｐ＋ゲデ
ー領域、５４１　　・・・・・・補助ＳＩホトトランジ
スタのドレイン電極、５４２　　・・・・・・補助ＳＩ
ホトトランジスタのデー　ト　電極、　　１７１　、２
７１　　、３７１　、４７１　、５７１　、９１３．１
０１７．１１７１　　・・・・・・光トリガパルス、１
７２．２７２．３７２．４７２．５７２．９１２．１０
１６．１１７２・・・・・・光トリガパルスを導入する
ための光ファイバ等の手段、２５１，４５１　、　５５
１．９１４．１０１４．１１５１　・・・・・・絶縁層
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）サイリスタと、前記サイリスタと同一半導体基板
の前記サイリスタのアノードが形成されている面に集積
化された静電誘導形光感応素子を有し、前記静電誘導形
光感応素子に前記アノード側から入射されるトリガ光を
増幅した電流により前記サイリスタが駆動されることを
特徴とする光トリガサイリスタ。
（２）ゲート・ターン・オフ・サイリスタと、前記ゲー
ト・ターン・オフ・サイリスタと同一半導体基板の前記
ゲート・ターン・オフ・サイリスタのアノードが形成さ
れている面に集積化された静電誘導形光感応素子を有し
、前記静電誘導形光感応素子に前記アノード側から入射
されるトリガ光を増幅した電流により前記ゲート・ター
ン・オフ・サイリスタが駆動されることを特徴とする光
トリガサイリスタ。
（３）静電誘導サイリスタと、前記静電誘導サイリスタ
と同一半導体基板の前記静電誘導サイリスタのアノード
が形成されている面に集積化された静電誘導形光感応素
子を有し、前記静電誘導形光感応素子に前記アノード側
から入射されるトリガ光を増幅した電流により前記静電
誘導サイリスタが駆動されることを特徴とする光トリガ
サイリスタ。
（４）前記静電誘導形光感応素子が静電誘導ホトトラン
ジスタで形成されることを特徴とする前記特許請求の範
囲第３項記載の光トリガサイリスタ。
（５）前記静電誘導形光感応素子が静電誘導ホトサイリ
スタで形成されていることを特徴とする前記特許請求の
範囲第３項記載の光トリガサイリスタ。
（６）前記静電誘導サイリスタが埋め込みゲート形静電
誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形光感応素子
が平面ゲートと埋め込みゲートを有するダブルゲート形
静電誘導ホトサイリスタで形成されることを特徴とする
前記特許請求の範囲第３項記載の光トリガサイリスタ。
（７）前記静電誘導サイリスタが埋め込みゲート形静電
誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形光感応素子
が埋め込みゲート形静電誘導ホトサイリスタで形成され
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第３項記載の光
トリガサイリスタ。
（８）前記静電誘導サイリスタが平面ゲート形静電誘導
サイリスタで形成され、前記静電誘導形光感応素子が平
面ゲート形静電誘導ホトサイリスタで形成されることを
特徴とする前記特許請求の範囲第３項記載の光トリガサ
イリスタ。
（９）前記静電誘導サイリスタが切り込みゲート形静電
誘導サイリスタで形成され、前記静電誘導形光感応素子
が切り込みゲート形静電誘導ホトサイリスタで形成され
ることを特徴とする前記特許請求の範囲第３項記載の光
トリガサイリスタ。