JPS6159776A - 光トリガサイリスタ - Google Patents
光トリガサイリスタInfo
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- JPS6159776A JPS6159776A JP59181534A JP18153484A JPS6159776A JP S6159776 A JPS6159776 A JP S6159776A JP 59181534 A JP59181534 A JP 59181534A JP 18153484 A JP18153484 A JP 18153484A JP S6159776 A JPS6159776 A JP S6159776A
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- thyristor
- gate
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- electrostatic induction
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7391—Gated diode structures
- H01L29/7392—Gated diode structures with PN junction gate, e.g. field controlled thyristors (FCTh), static induction thyristors (SITh)
-
- 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
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、従来型光トリガサイリスタの増幅ゲート構造
に改良を加え従来形光トリガサイリスタの光トリが感度
を飛躍的に増大した光トリガサイリスタｌζ間し、中小
電力の変換装置のみならず大電力の変換装置内のスイッ
チング素子として利用されるものである。
に改良を加え従来形光トリガサイリスタの光トリが感度
を飛躍的に増大した光トリガサイリスタｌζ間し、中小
電力の変換装置のみならず大電力の変換装置内のスイッ
チング素子として利用されるものである。
従来、サイリスタを光でトリガすることは広く行なわれ
ており、ＬＡＳＣＲ 、 Ｌｉｇｈｔ Ａｃｔｉｖａｔ
ｅｄＴｈｙｒｉｓｔｏｒ 、 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。
ており、ＬＡＳＣＲ 、 Ｌｉｇｈｔ Ａｃｔｉｖａｔ
ｅｄＴｈｙｒｉｓｔｏｒ 、 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。
第１０図は、従来形光トリガサイリスタの構造例である
。増幅用サイリスタを集積化した構造である。光がベー
ス内部まで侵入する様に、また、増幅用サイリスタの光
感度を上げるために、光が照射される部分のｐベース層
が細り込まれて薄くなっている。また、ｄｖ／ｄｔ耐量
を向上さぜるため１こ増幅用サイリスタ及び主サイリス
タのカソード・ベース間は短絡されている構造が一般的
である。ｎカソード領域８１１．、ｐベース層８０３
、 ｎベース層８０２及びｐアノード層８０１によって
ｎｐ ｎｐ四層構造の増幅ゲート用補助サイリスタが形
成され、同時にｎカソード層８０４、ｐベース層８０３
、ｎベース層８０２及びｐアノード層８０１にようて主
サイリスタが形成されている。補助サイリスタのｎカソ
ード８１１とｐべ一ス層８０３は電極８３３によって短
絡され、主サイリスタのｎカソード８０４とｐベース層
８０３は電極８３２によって短絡されている。光ファイ
バ等で導入された入射光８６１は薄くなされたｎカソー
ドＨ ８１１を透過してｐペース８０３とｎベース８０
２の接合に形成された空乏層内１こおいて電子正孔対を
生成する。発生した正孔は薄くなされたｐパー３層内の
ベース抵抗部分８５０を流れ、一方発生した電子はｎベ
ース８０２とｐアノード８０１の接合界面に蓄猜し、ｐ
アノード８０１からの正孔注入を引き起こす。この注入
された正孔と光によって発生した正孔による電流は薄く
なされたｐパー３層内のベース抵抗分８５０を流れると
ともに、補助サイリスタのベース電位が上昇し、ターン
・オンし、きい値ｌζなると補助サイリスタはオンする
。オン状態では、正孔電流はｎカソード８１１内を流れ
電極８３３を通って今度は主サイリスタのｐベース層８
０３内のベース抵抗分８５４を流れるようになる。電子
電流はｎカソード８１１から薄くなされたｐベース内を
拡散で流れてｐベース８０３とｎベース８０２ Ｗ電界
部分を流れ、ｎベース８０２とｐアノード８０１接合部
ＩＪ＋ζ蓄積し、さらにｐア／−ド８０１がらの正孔注
入を促進するとと６１どｐアノード電極８３１へ流出す
る。補助サイリスタがターン・オンした状態では圧倒的
な数の正孔電流がｐアノード８０１からｐベース８０３
に向けて注入されるようになるため主サイリスタのベー
ス１ｒ１８ｏ３内のベース抵抗分８５４を多くの正孔電
流が流れて主サイリスタのベース電位はターン・オンし
きい値の値をこえると主サイリスタがオンすることにな
る０主サイリスタのオン状態では正孔電流はｎカソード
内８０４を流れてカソード電ｔＮ Ｂ３．２に吸収され
つづけ、また電子電流はｎカソード８０４からｐベース
８０３内を拡散で流れ、ｎベース層８０２をドリフト走
行してｐアノード８０１内を流れてアノード電極８３１
に吸収される。８５１はアノード端子、８５２は主サイ
リスタのカンード端子を表わす。
。増幅用サイリスタを集積化した構造である。光がベー
ス内部まで侵入する様に、また、増幅用サイリスタの光
感度を上げるために、光が照射される部分のｐベース層
が細り込まれて薄くなっている。また、ｄｖ／ｄｔ耐量
を向上さぜるため１こ増幅用サイリスタ及び主サイリス
タのカソード・ベース間は短絡されている構造が一般的
である。ｎカソード領域８１１．、ｐベース層８０３
、 ｎベース層８０２及びｐアノード層８０１によって
ｎｐ ｎｐ四層構造の増幅ゲート用補助サイリスタが形
成され、同時にｎカソード層８０４、ｐベース層８０３
、ｎベース層８０２及びｐアノード層８０１にようて主
サイリスタが形成されている。補助サイリスタのｎカソ
ード８１１とｐべ一ス層８０３は電極８３３によって短
絡され、主サイリスタのｎカソード８０４とｐベース層
８０３は電極８３２によって短絡されている。光ファイ
バ等で導入された入射光８６１は薄くなされたｎカソー
ドＨ ８１１を透過してｐペース８０３とｎベース８０
２の接合に形成された空乏層内１こおいて電子正孔対を
生成する。発生した正孔は薄くなされたｐパー３層内の
ベース抵抗部分８５０を流れ、一方発生した電子はｎベ
ース８０２とｐアノード８０１の接合界面に蓄猜し、ｐ
アノード８０１からの正孔注入を引き起こす。この注入
された正孔と光によって発生した正孔による電流は薄く
なされたｐパー３層内のベース抵抗分８５０を流れると
ともに、補助サイリスタのベース電位が上昇し、ターン
・オンし、きい値ｌζなると補助サイリスタはオンする
。オン状態では、正孔電流はｎカソード８１１内を流れ
電極８３３を通って今度は主サイリスタのｐベース層８
０３内のベース抵抗分８５４を流れるようになる。電子
電流はｎカソード８１１から薄くなされたｐベース内を
拡散で流れてｐベース８０３とｎベース８０２ Ｗ電界
部分を流れ、ｎベース８０２とｐアノード８０１接合部
ＩＪ＋ζ蓄積し、さらにｐア／−ド８０１がらの正孔注
入を促進するとと６１どｐアノード電極８３１へ流出す
る。補助サイリスタがターン・オンした状態では圧倒的
な数の正孔電流がｐアノード８０１からｐベース８０３
に向けて注入されるようになるため主サイリスタのベー
ス１ｒ１８ｏ３内のベース抵抗分８５４を多くの正孔電
流が流れて主サイリスタのベース電位はターン・オンし
きい値の値をこえると主サイリスタがオンすることにな
る０主サイリスタのオン状態では正孔電流はｎカソード
内８０４を流れてカソード電ｔＮ Ｂ３．２に吸収され
つづけ、また電子電流はｎカソード８０４からｐベース
８０３内を拡散で流れ、ｎベース層８０２をドリフト走
行してｐアノード８０１内を流れてアノード電極８３１
に吸収される。８５１はアノード端子、８５２は主サイ
リスタのカンード端子を表わす。
前述した様に従来形光トリガサイリスタは、トリが機構
として増幅用補助サイリスタを用いているが、増幅用補
助サイリスタはバイポーラベース構造である。均一ベー
スのバイポーラベース構造の直流的光増幅度（電流増幅
率）は、入射光強度が小さいという近似で次式で表わせ
る。
として増幅用補助サイリスタを用いているが、増幅用補
助サイリスタはバイポーラベース構造である。均一ベー
スのバイポーラベース構造の直流的光増幅度（電流増幅
率）は、入射光強度が小さいという近似で次式で表わせ
る。
（１）式においてＤｎ％Ｄ、は、それぞれ電子、正孔の
拡散定数、Ｌｐは正孔の拡散距離、 Ｗｂはベース幅、
ｎｅはエミッタの不純物密度、ｐｂはヘ−スの不純物密
度である。実際にはβの値は高々１０２〜１０３程度で
ある。このため増幅用のサイリスタを光でトリガするに
はかなり強い・光電力を必要とする。以上述べた様に従
来形光トリガサイリスタでは、増幅ゲートの光感度が小
さいために、トリガ用光源として非常に高出力のものが
必要であるという問題点かあつた。そのだめ、第８図に
示すような増幅用補助サイリスタのベース層を薄くする
方法、あるいはこのようなベース層に工夫を凝らした補
助サイリスタを複数段接続することで光増幅度を増大さ
せる試みがなされていたが構造的Ｃζ複雑なものとなっ
ていた。
拡散定数、Ｌｐは正孔の拡散距離、 Ｗｂはベース幅、
ｎｅはエミッタの不純物密度、ｐｂはヘ−スの不純物密
度である。実際にはβの値は高々１０２〜１０３程度で
ある。このため増幅用のサイリスタを光でトリガするに
はかなり強い・光電力を必要とする。以上述べた様に従
来形光トリガサイリスタでは、増幅ゲートの光感度が小
さいために、トリガ用光源として非常に高出力のものが
必要であるという問題点かあつた。そのだめ、第８図に
示すような増幅用補助サイリスタのベース層を薄くする
方法、あるいはこのようなベース層に工夫を凝らした補
助サイリスタを複数段接続することで光増幅度を増大さ
せる試みがなされていたが構造的Ｃζ複雑なものとなっ
ていた。
本発明は、従来形光トリガサイリスタの光感度を向上さ
せるために、増幅ゲートとして静電誘導トランジスタ（
ＳＩＴ）ゲート構造を応用する光トリガサイリスタを提
供するものである。
せるために、増幅ゲートとして静電誘導トランジスタ（
ＳＩＴ）ゲート構造を応用する光トリガサイリスタを提
供するものである。
ＳＩＴゲート構造では、ソース側の電子がドレインに流
れる時に越える電位障壁と比較してゲート中の正孔がソ
ース側に抜ける時の電位障壁の方が大きいために、正孔
はゲート領域に蓄積されやすく、電流増幅率βは、非常
に大きくなる。しかも入力光強度が小さければ小さいほ
ど大きいという特徴があり、ＳＩＴゲート構造の直流的
な光増幅度の最大値は入射光強度が暗電流正孔電流と同
等となる極限に相当し、Ｇｍａｚ ＝ ”Ｓ （Ｄ、二
二二・ｅＸｐ−１＋Ｖｂｉ ａｓ−Ｖｂｉｃｓｓ）［２
）１）ｃ （Ｄｐ／Ｌｐ） ｋＴ （２）式においてＷＧはゲート電位障壁の実効幅、ｎｓ
はソースの不純物密度、ｐＧはゲートの不純物密度、ｋ
はボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは単位電荷量、Ｖ
ｂｉｃｓはゲート領域中の正孔がソース側に抜ける時に
越えるべきゲート・ソース間の電位障壁高さ、 Ｖｂｉ
ｃｓはソース側の電子がドレインに流れる時に越えるべ
き真のゲート点ＧＩとソース間の電位障壁高さである。
れる時に越える電位障壁と比較してゲート中の正孔がソ
ース側に抜ける時の電位障壁の方が大きいために、正孔
はゲート領域に蓄積されやすく、電流増幅率βは、非常
に大きくなる。しかも入力光強度が小さければ小さいほ
ど大きいという特徴があり、ＳＩＴゲート構造の直流的
な光増幅度の最大値は入射光強度が暗電流正孔電流と同
等となる極限に相当し、Ｇｍａｚ ＝ ”Ｓ （Ｄ、二
二二・ｅＸｐ−１＋Ｖｂｉ ａｓ−Ｖｂｉｃｓｓ）［２
）１）ｃ （Ｄｐ／Ｌｐ） ｋＴ （２）式においてＷＧはゲート電位障壁の実効幅、ｎｓ
はソースの不純物密度、ｐＧはゲートの不純物密度、ｋ
はボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは単位電荷量、Ｖ
ｂｉｃｓはゲート領域中の正孔がソース側に抜ける時に
越えるべきゲート・ソース間の電位障壁高さ、 Ｖｂｉ
ｃｓはソース側の電子がドレインに流れる時に越えるべ
き真のゲート点ＧＩとソース間の電位障壁高さである。
真のゲートとは、ＳＩＴゲート構造に特有のもので、チ
ャンネル中に生じる電位の鞍部点である。（２）式から
明らかな様にゲート・ソース間と、真のゲート点Ｇ”と
ソース間の電位障壁の差が光増幅度（電流増幅率）に
大きく影響していて、このためにＳＩＴゲート構造の光
増幅度（電流増幅率）は、前述したバイポーラベース構
造の光増幅度（電流増幅率）よりも非常ｌζ大きくなる
。
ャンネル中に生じる電位の鞍部点である。（２）式から
明らかな様にゲート・ソース間と、真のゲート点Ｇ”と
ソース間の電位障壁の差が光増幅度（電流増幅率）に
大きく影響していて、このためにＳＩＴゲート構造の光
増幅度（電流増幅率）は、前述したバイポーラベース構
造の光増幅度（電流増幅率）よりも非常ｌζ大きくなる
。
実験結果として１０’を越える値もＩＰ” （ｗ／ｄ）
という極めて微弱な光に対し得られており、ＳＩＴ
ゲート構造を従来形光トリガサイリスタの増幅ゲートに
応用すれば光トリが感度が飛躍的に改善され微弱光で高
速にドライブされる光トリガサイリスタが実現できる。
という極めて微弱な光に対し得られており、ＳＩＴ
ゲート構造を従来形光トリガサイリスタの増幅ゲートに
応用すれば光トリが感度が飛躍的に改善され微弱光で高
速にドライブされる光トリガサイリスタが実現できる。
すなわち、静電誘導形光感応素子と主サイリスタの集積
化によって従来形光トリガサイリスタのトリが感度が向
上するわけである。
化によって従来形光トリガサイリスタのトリが感度が向
上するわけである。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図に本発明の第１の実施例を示す。第１の実施例の
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を埋
め込みゲート形Ｓ■サイリスタで構成していることであ
る。
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を埋
め込みゲート形Ｓ■サイリスタで構成していることであ
る。
第１図において、主サイリスタは、ｐ＋アノード領域１
０１とｎ−ベース領域１０２とｐベース領域１０３とｎ
＋カソード領域１０４とｎ＋高不純物密度領域１０５と
で構成されていて、ｐ＋アノード領域１０１の表面露出
部分ｉとはアノード電極１３１が設けられていて、ｎ十
カンード領域１０４とｐベース領域１０３の表面露出部
分にはカソード電極１３２が設けられていて、カソード
電極１３２によりｎ＋カソード領域１０４とｐベース領
域１０３は電気的１こ共通に接続されている。これは主
サイリスタ部分のｄｖ ／ ｄｔ耐量を高くするためで
ある。また、ｎ＋高不純物密度領域１０５は、主サイリ
スタと増幅用補助ＳＩサイリスタの電流増幅率を向上さ
せるためＣζ設けられている。ロ＋高不純物密度領域１
０５を特別設けない構造であってもよい。増幅用の埋め
込みゲート形ＳＩサイリスタは、それぞれ主サイリスタ
部分と共通の領域で形成されているｐ＋アノード領域１
０１′、ｎ−低不純物密度領域１０２′、ｎ中高不純物
密度領域１０５′と、ｎ十カンード領域１１１とｐ＋ア
ゲート域１１２とで構成されていて、ｎ十カソード領域
１１１とｐ＋アゲート域１１２の表面露出部分にはそれ
ぞれカソード電極１３３とゲート電極１３４とが設けら
れている。増幅用Ｓ■サイリスタのゲート・カソード間
は、ベベル状にエツチングされていて、耐５ 向上カ図
られていると共に、光の導入領域となっている。トリガ
入射光Ｌ Ｔ １６１は第１図１と示されるよう１こベ
ベルの位置から屈折して侵入する。
０１とｎ−ベース領域１０２とｐベース領域１０３とｎ
＋カソード領域１０４とｎ＋高不純物密度領域１０５と
で構成されていて、ｐ＋アノード領域１０１の表面露出
部分ｉとはアノード電極１３１が設けられていて、ｎ十
カンード領域１０４とｐベース領域１０３の表面露出部
分にはカソード電極１３２が設けられていて、カソード
電極１３２によりｎ＋カソード領域１０４とｐベース領
域１０３は電気的１こ共通に接続されている。これは主
サイリスタ部分のｄｖ ／ ｄｔ耐量を高くするためで
ある。また、ｎ＋高不純物密度領域１０５は、主サイリ
スタと増幅用補助ＳＩサイリスタの電流増幅率を向上さ
せるためＣζ設けられている。ロ＋高不純物密度領域１
０５を特別設けない構造であってもよい。増幅用の埋め
込みゲート形ＳＩサイリスタは、それぞれ主サイリスタ
部分と共通の領域で形成されているｐ＋アノード領域１
０１′、ｎ−低不純物密度領域１０２′、ｎ中高不純物
密度領域１０５′と、ｎ十カンード領域１１１とｐ＋ア
ゲート域１１２とで構成されていて、ｎ十カソード領域
１１１とｐ＋アゲート域１１２の表面露出部分にはそれ
ぞれカソード電極１３３とゲート電極１３４とが設けら
れている。増幅用Ｓ■サイリスタのゲート・カソード間
は、ベベル状にエツチングされていて、耐５ 向上カ図
られていると共に、光の導入領域となっている。トリガ
入射光Ｌ Ｔ １６１は第１図１と示されるよう１こベ
ベルの位置から屈折して侵入する。
増幅用ＳＩサイリスタのゲート１１２は、抵抗ＲＧＫ
１５４を介して逆バイアスＶＧＫ １５３に接続すれて
いる。抵抗ＲＧＫ １５４により増幅用ＳＩサイリスタ
の光増幅度（電流増幅率）が制御される。
１５４を介して逆バイアスＶＧＫ １５３に接続すれて
いる。抵抗ＲＧＫ １５４により増幅用ＳＩサイリスタ
の光増幅度（電流増幅率）が制御される。
また、 ＶＧＫ １５３は増幅用ＳＩサイリスタの特性
により決められるが、ゲート・カソード間が逆バイアス
されることによりｄマ／ｄｔ耐量が向上する。また、増
幅用ＳＩサイリスタのｐ＋アゲート域１１２のバイアス
回路は、第１図に示す測量ζ限らず、ノーマリオフのＳ
Ｉサイリスタではゲート・カソード間がＲＧＫ １５４
を介して、または直接接続される場合もある。増幅用Ｓ
Ｉサイリスタのｎ十カソード領域１１１と主サイ、リス
クのカソード電極１０４は、電気的ｌζ共通に接続され
ている。
により決められるが、ゲート・カソード間が逆バイアス
されることによりｄマ／ｄｔ耐量が向上する。また、増
幅用ＳＩサイリスタのｐ＋アゲート域１１２のバイアス
回路は、第１図に示す測量ζ限らず、ノーマリオフのＳ
Ｉサイリスタではゲート・カソード間がＲＧＫ １５４
を介して、または直接接続される場合もある。増幅用Ｓ
Ｉサイリスタのｎ十カソード領域１１１と主サイ、リス
クのカソード電極１０４は、電気的ｌζ共通に接続され
ている。
動作を説明すると以下のようになる。トリガ光Ｌ Ｔ
１６１の波長としては光の（を人距離が比較的長いもの
が良い。例えばｃａ Ａｓ赤外発光ダイオードで得られ
る波長程度で良い。
１６１の波長としては光の（を人距離が比較的長いもの
が良い。例えばｃａ Ａｓ赤外発光ダイオードで得られ
る波長程度で良い。
ｄ＋ゲート領域１１２とｐ＋アノード領域１０１′
の間のｎ−領域１０２’に形成される空乏層内において
電子・正孔対が効率良く生成されることが望ましい。発
生した正孔は補助ＳＩサイリスタのｐ＋ゲート領敵１１
２に蓄積されるとともにｎ＋カソード領域１１１の近傍
のｐ＋ゲート１１２によって狭まれたｎ一層１０２′中
に形成された電位障壁の高さが、ゲート領域１１２の電
位変化に伴う静電誘導効果によって下げられる。これに
ともなって、ｎ＋カソード領域１１１の電子がｎ一層１
０２′へ注入され、電位障壁高さの低下とともに注入ｍ
が増し、第２ゲートである耐領域１０５′もしくは、ｎ
＋領域ｉｏｓ’が存在しない場合にはｎ−（１０２’）
ｐ＋ （１０１’）接合界面１こ蓄積される。この蓄
積される電子は光、によって発生した電子と、ｎ＋カン
ードから注入された電子である。ｎ十カンード１１１か
らの電子の注入ｉと関する光増幅度の最大値は前述の（
２）式で表わされるため非常に大きく、しかも光強度が
微弱であればあるほど大きいという特徴がある。同様に
ｎ＋アゲ−１０５’によって増倍されるｐ＋アノード１
０１′からの正孔の注入に伴う光゛増幅度も゛近似的に
その最大値は（２）式と同様の式で表わされる。このよ
うなＳＩＴゲート構造を形成するためにはｐ＋アゲート
１２間のｎ一層１０２′はほとんど空乏化していて電位
障壁が形成され、その高さはゲート１１２及び７ノード
１０１とカソード１１１間の電位による静電誘導効果に
よって変化される。
の間のｎ−領域１０２’に形成される空乏層内において
電子・正孔対が効率良く生成されることが望ましい。発
生した正孔は補助ＳＩサイリスタのｐ＋ゲート領敵１１
２に蓄積されるとともにｎ＋カソード領域１１１の近傍
のｐ＋ゲート１１２によって狭まれたｎ一層１０２′中
に形成された電位障壁の高さが、ゲート領域１１２の電
位変化に伴う静電誘導効果によって下げられる。これに
ともなって、ｎ＋カソード領域１１１の電子がｎ一層１
０２′へ注入され、電位障壁高さの低下とともに注入ｍ
が増し、第２ゲートである耐領域１０５′もしくは、ｎ
＋領域ｉｏｓ’が存在しない場合にはｎ−（１０２’）
ｐ＋ （１０１’）接合界面１こ蓄積される。この蓄
積される電子は光、によって発生した電子と、ｎ＋カン
ードから注入された電子である。ｎ十カンード１１１か
らの電子の注入ｉと関する光増幅度の最大値は前述の（
２）式で表わされるため非常に大きく、しかも光強度が
微弱であればあるほど大きいという特徴がある。同様に
ｎ＋アゲ−１０５’によって増倍されるｐ＋アノード１
０１′からの正孔の注入に伴う光゛増幅度も゛近似的に
その最大値は（２）式と同様の式で表わされる。このよ
うなＳＩＴゲート構造を形成するためにはｐ＋アゲート
１２間のｎ一層１０２′はほとんど空乏化していて電位
障壁が形成され、その高さはゲート１１２及び７ノード
１０１とカソード１１１間の電位による静電誘導効果に
よって変化される。
ｎ一層１０２′及びｐ＋アゲート不純物密度と間隔が選
ばれていればよい。またｎ＋ゲー１−１０５’ 及びｐ
＋アノード１０１′による第２ゲート側も同様である。
ばれていればよい。またｎ＋ゲー１−１０５’ 及びｐ
＋アノード１０１′による第２ゲート側も同様である。
ｎ＋ゲート１０５′はこのようなＳＩＴゲート構造とな
ることでｐ＋アノード領域１０１からの正孔注入効率を
増大させる働きがあるが、構造的］ζはｎ” １０５領
域が存在しないデバイス構造に比べ複雑である。Ｓｒサ
イリスタのターン・オンしきい値電圧は通常の四層構造
のサイリスタに比べ低くできることも大きな特徴である
。これもＳＩＴゲート構造に寄因している。従来型サイ
リスタでは０．８ ｅＶ程度であるの１こ比べＳｒサイ
リスタでは０．４ ｅＶ 〜０．７５ ｅＶと種々ｐ＋
ゲート１１２間の間隔及び不純物密度を変えることによ
って変化を持たせることができる。
ることでｐ＋アノード領域１０１からの正孔注入効率を
増大させる働きがあるが、構造的］ζはｎ” １０５領
域が存在しないデバイス構造に比べ複雑である。Ｓｒサ
イリスタのターン・オンしきい値電圧は通常の四層構造
のサイリスタに比べ低くできることも大きな特徴である
。これもＳＩＴゲート構造に寄因している。従来型サイ
リスタでは０．８ ｅＶ程度であるの１こ比べＳｒサイ
リスタでは０．４ ｅＶ 〜０．７５ ｅＶと種々ｐ＋
ゲート１１２間の間隔及び不純物密度を変えることによ
って変化を持たせることができる。
Ｓｒサイリスタのターン・オンは従って、従来型サイリ
スタに比べ、より弱い強度の光でトリガすることができ
る。Ｓｒサイリスタではゲー） １１２のまわりのキャ
パシタはバイポーラベースを持つ従来型サイリスタのベ
ースの持つキャパシタに比べ小さい。またゲート１１２
は高不純物密度領域となっているためベース抵抗は存在
せずゲートの内部抵抗も小さい。特にターン・オンのス
ピードを決めるターン・オン遅延時間はｐ＋ゲート１１
２の電位が上昇してターン・オンしきい値電圧まで到達
する時間で決定されるターン・オンしきい値が小さいこ
とと、ゲートの持つ容量が小さいことから短くなる。ま
たゲートｌζ外部抵抗ＲＧＫ １５４を接続し逆バイア
ス電圧ＶＧＫ１５３を加える等の工夫により光トリガ感
度及び応答時間を制御することもできる。主サイリスタ
のターン・オンは以下のようにして起こる。ｐ＋アノー
ド領域１０１’及び１０１から注入される正孔の量が増
大して主サイリスタのｐベース領域１０３のベース抵抗
を流れる正孔電流として寄与するが、ベース層１０３内
のベース抵抗降下によってｐベース１０３の電位がター
ン・オンしきい値をこえると主サイリスタがターン・オ
ンし、ｎ十カソード１０４からの電子はｐパー２層１０
３を拡散で流れｎ一層１０２をドリフト走行してｎ＋ゲ
ート領域１０５もしくはｎ−（１０２） ｐ＋（１０１
）の界面に蓄積される。主サイリスタのオン状態ではｐ
パー２層１０３に流入する正孔はｎ十カソード１０４を
通ってカソード電極１３２に吸収されつづけ、電子電流
はｐ＋アノード領域１０１を通ってｐ＋アノード電極１
３１に吸収されつづける。従って主サイリスタを早くタ
ーン・オンさせるためには、ｐ＋アノード１０１からの
正孔注入量を増大させる必要があり、そのためにはｎ＋
アゲート０５がＳＩＴゲート構造となっていることが望
ましく、また補助サイリスタの第１ゲートであるｐ＋ゲ
ート１１２もＳＩＴゲート構造となっている方が良いこ
とは明らかである。すなわち、第１図に示された実施例
ではＳＩＴゲート構造を有するＳｒサイリスタを増幅用
補助サイリスタとして使用するため光トリガ感度が非常
に高（なっている。ｄｖ／ｄｔ耐ｎも補助サイリスタ部
分のゲート・カソード間に逆バイアスＶＧＫを入れるこ
とで高くなっている。
スタに比べ、より弱い強度の光でトリガすることができ
る。Ｓｒサイリスタではゲー） １１２のまわりのキャ
パシタはバイポーラベースを持つ従来型サイリスタのベ
ースの持つキャパシタに比べ小さい。またゲート１１２
は高不純物密度領域となっているためベース抵抗は存在
せずゲートの内部抵抗も小さい。特にターン・オンのス
ピードを決めるターン・オン遅延時間はｐ＋ゲート１１
２の電位が上昇してターン・オンしきい値電圧まで到達
する時間で決定されるターン・オンしきい値が小さいこ
とと、ゲートの持つ容量が小さいことから短くなる。ま
たゲートｌζ外部抵抗ＲＧＫ １５４を接続し逆バイア
ス電圧ＶＧＫ１５３を加える等の工夫により光トリガ感
度及び応答時間を制御することもできる。主サイリスタ
のターン・オンは以下のようにして起こる。ｐ＋アノー
ド領域１０１’及び１０１から注入される正孔の量が増
大して主サイリスタのｐベース領域１０３のベース抵抗
を流れる正孔電流として寄与するが、ベース層１０３内
のベース抵抗降下によってｐベース１０３の電位がター
ン・オンしきい値をこえると主サイリスタがターン・オ
ンし、ｎ十カソード１０４からの電子はｐパー２層１０
３を拡散で流れｎ一層１０２をドリフト走行してｎ＋ゲ
ート領域１０５もしくはｎ−（１０２） ｐ＋（１０１
）の界面に蓄積される。主サイリスタのオン状態ではｐ
パー２層１０３に流入する正孔はｎ十カソード１０４を
通ってカソード電極１３２に吸収されつづけ、電子電流
はｐ＋アノード領域１０１を通ってｐ＋アノード電極１
３１に吸収されつづける。従って主サイリスタを早くタ
ーン・オンさせるためには、ｐ＋アノード１０１からの
正孔注入量を増大させる必要があり、そのためにはｎ＋
アゲート０５がＳＩＴゲート構造となっていることが望
ましく、また補助サイリスタの第１ゲートであるｐ＋ゲ
ート１１２もＳＩＴゲート構造となっている方が良いこ
とは明らかである。すなわち、第１図に示された実施例
ではＳＩＴゲート構造を有するＳｒサイリスタを増幅用
補助サイリスタとして使用するため光トリガ感度が非常
に高（なっている。ｄｖ／ｄｔ耐ｎも補助サイリスタ部
分のゲート・カソード間に逆バイアスＶＧＫを入れるこ
とで高くなっている。
第２図に本発明の第２の実施例を示す。第２の実施例の
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を埋
め込みゲート形ＳＩサイリスタで構成していることと、
主サイリスタのｎ＋カソード領域２０４、ｐベース領域
２０３と増幅用補助Ｓｒサイリスタのｎ十カンード領域
２１１及びｐ＋ゲート領域が同一のカソード電極２３２
で電気的に共通１こなされていること、さらに光の導入
部分が増幅用Ｓｒサイリスタのｎ＋カソード領域で、そ
の領域には電極を設けずに光の侵入を容易にしているこ
とである。動作は基本的には第１図の実施例と同様であ
るが、補助Ｓｒサイリスタとしてはノーマリオフ型であ
ることが必要である。
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を埋
め込みゲート形ＳＩサイリスタで構成していることと、
主サイリスタのｎ＋カソード領域２０４、ｐベース領域
２０３と増幅用補助Ｓｒサイリスタのｎ十カンード領域
２１１及びｐ＋ゲート領域が同一のカソード電極２３２
で電気的に共通１こなされていること、さらに光の導入
部分が増幅用Ｓｒサイリスタのｎ＋カソード領域で、そ
の領域には電極を設けずに光の侵入を容易にしているこ
とである。動作は基本的には第１図の実施例と同様であ
るが、補助Ｓｒサイリスタとしてはノーマリオフ型であ
ることが必要である。
各部分を簡単に説明する。補助サイリスタ部分は、ｎ＋
カンード２１１．１）＋ゲート２１２、高抵抗ｎ一層２
０２ 、ｎ子弟２ゲート２０５ 、Ｉ）”７ ／−ド２
０１で形成されている。第２ゲート２０５が存在しない
構造でもよい。主サイリスタ部分はｎ＋カソード２０４
、ｐベース２０３ 、ｎ−高抵抗層２０２、第２ゲート
２０５ （ｎ＋）及びｐ＋アノード２０１によって形
成されている。領域２３２はカソード電極、領域２３１
はアノード電極であり、トリガ用光は光ファイバ等の光
伝送媒体Ｌ Ｔ ２６１によって反射防止膜２４２上か
ら照射されている。トリガ用光源としては通常の白色光
ランプ等でも良いが、光の波長として侵入距離が比較的
長いＧａ Ａｓ発光ダイオードによる赤外光が良好な特
性を示す。
カンード２１１．１）＋ゲート２１２、高抵抗ｎ一層２
０２ 、ｎ子弟２ゲート２０５ 、Ｉ）”７ ／−ド２
０１で形成されている。第２ゲート２０５が存在しない
構造でもよい。主サイリスタ部分はｎ＋カソード２０４
、ｐベース２０３ 、ｎ−高抵抗層２０２、第２ゲート
２０５ （ｎ＋）及びｐ＋アノード２０１によって形
成されている。領域２３２はカソード電極、領域２３１
はアノード電極であり、トリガ用光は光ファイバ等の光
伝送媒体Ｌ Ｔ ２６１によって反射防止膜２４２上か
ら照射されている。トリガ用光源としては通常の白色光
ランプ等でも良いが、光の波長として侵入距離が比較的
長いＧａ Ａｓ発光ダイオードによる赤外光が良好な特
性を示す。
第２図の実施例は前述の如くｎ＋カソード２１１及びｐ
＋ゲート２１２及びｐベース２０３ 、 ｎ十カソード
２０４の各部が共通領域となされている所に特徴がある
。
＋ゲート２１２及びｐベース２０３ 、 ｎ十カソード
２０４の各部が共通領域となされている所に特徴がある
。
第３図に本発明の第３の実施例を示す。第３の実施例の
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を平
面ゲート形ＳＩサイリスタで構成していることと、光の
導入部分をステップ状に堀り込んだ領域にしていること
で、光の侵入の効率を向上させている。基本的動作は第
１図の実施例と同様である。
主な特徴は、光トリガサイリスタの増幅ゲート構造を平
面ゲート形ＳＩサイリスタで構成していることと、光の
導入部分をステップ状に堀り込んだ領域にしていること
で、光の侵入の効率を向上させている。基本的動作は第
１図の実施例と同様である。
各部を説明する。ｎ＋カソード領域３１１ 、Ｉ）＋ゲ
ート領域３１２ 、 ｎ−高抵抗層３０２ 、ｎ＋アゲ
ート域３０５、ｐ＋アノード領域３０１によって補助Ｓ
Ｉ主サイリスタ形成されており、ｎ＋カソード３０４、
ｐ ヘーｘ ３０３、ｎ−高抵抗層３０２ 、ｎ＋ゲー
ト３０５及びｐ＋アノード３０１によって主サイリスタ
が形成されている。 “ ′３３３及び３３４は補助Ｓ 主サイリスタのカソード及びゲート電極を示す。
ート領域３１２ 、 ｎ−高抵抗層３０２ 、ｎ＋アゲ
ート域３０５、ｐ＋アノード領域３０１によって補助Ｓ
Ｉ主サイリスタ形成されており、ｎ＋カソード３０４、
ｐ ヘーｘ ３０３、ｎ−高抵抗層３０２ 、ｎ＋ゲー
ト３０５及びｐ＋アノード３０１によって主サイリスタ
が形成されている。 “ ′３３３及び３３４は補助Ｓ 主サイリスタのカソード及びゲート電極を示す。
光入射は光ファイバ等の光伝送媒体Ｌ Ｔ ３６１によ
って補助サイリスタ部分に照射される。電極材料として
は３３４ 、 ３３３は透明電極である。主サイリスタ
のカソード電極３３２と補助ＳＩ主サイリスタカソード
電極３３３は電気的に共通になされ、補助サイリスタの
ゲート３１２とカソード３１１間には抵抗ＲＧＫ ３５
４を介して逆ゲートバイアスＶＧＫ ３５３が加わって
いる。領域３６８はポリイミド樹脂等の絶縁物である。
って補助サイリスタ部分に照射される。電極材料として
は３３４ 、 ３３３は透明電極である。主サイリスタ
のカソード電極３３２と補助ＳＩ主サイリスタカソード
電極３３３は電気的に共通になされ、補助サイリスタの
ゲート３１２とカソード３１１間には抵抗ＲＧＫ ３５
４を介して逆ゲートバイアスＶＧＫ ３５３が加わって
いる。領域３６８はポリイミド樹脂等の絶縁物である。
領域３３１はアノード電極を示し、３５１及び３５２は
それぞれアノード端子、カソード端子を示している。
それぞれアノード端子、カソード端子を示している。
第４図に示す本発明の第４の実施例は、増幅ゲート構造
を平面ゲート形ＳＩサイリスタで構成し、ベベル状にエ
ツチングした部分から光を導入する構造例である。
を平面ゲート形ＳＩサイリスタで構成し、ベベル状にエ
ツチングした部分から光を導入する構造例である。
各部分を説明する。補助ＳＩ主サイリスタ、ｎ十カソー
ド４１１ 、Ｉ）＋ゲート４１２ 、 ｎ−高抵抗層４
０２ 、 ｎ中東２ゲート４０５、及びｐ”７／−ド４
０１から形成され、主サイリスタはｎ＋カ−−ド４０４
、ｐベース４０３、ｎ−高抵抗層４０２、ｎ＋第２ゲー
ト４０５及びｐ＋アノード４０１から形成されている。
ド４１１ 、Ｉ）＋ゲート４１２ 、 ｎ−高抵抗層４
０２ 、 ｎ中東２ゲート４０５、及びｐ”７／−ド４
０１から形成され、主サイリスタはｎ＋カ−−ド４０４
、ｐベース４０３、ｎ−高抵抗層４０２、ｎ＋第２ゲー
ト４０５及びｐ＋アノード４０１から形成されている。
４３２は主サイリスタのカソード電極を示し補助ＳＩ主
サイリスタカソード電極４３３と電気的に共通になされ
、補助ＳＩ主サイリスタゲート電極４３４とカソード電
極４３３間には抵抗ＲＧＫ ４５４を介して逆ゲートバ
イアスＶＧＫ ４５３が印加されている。領域４３１は
アノード電極であり、４５１及び４５２はアノード端子
及びカソード端子である。光入射Ｌ Ｔ ４６１は補助
サイリスタの周辺部に堀り込まれたメサエッチされた面
から侵入しゲート構造をステップゲート形ＳＩサイリス
タで構成し、ステップ状にエツチングした部分から光を
導入する構造例である。
サイリスタカソード電極４３３と電気的に共通になされ
、補助ＳＩ主サイリスタゲート電極４３４とカソード電
極４３３間には抵抗ＲＧＫ ４５４を介して逆ゲートバ
イアスＶＧＫ ４５３が印加されている。領域４３１は
アノード電極であり、４５１及び４５２はアノード端子
及びカソード端子である。光入射Ｌ Ｔ ４６１は補助
サイリスタの周辺部に堀り込まれたメサエッチされた面
から侵入しゲート構造をステップゲート形ＳＩサイリス
タで構成し、ステップ状にエツチングした部分から光を
導入する構造例である。
各部分を説明する。補助ＳＩ主サイリスタｎ＋カンード
５１１ 、ｐ＋アゲート１２ 、 ｎ−高抵抗層５０２
、ｎ子弟２ゲート５０５及びｐ＋アノード５０１から形
成されており、主サイリスタはｎ＋カソード５０４、ｐ
ベース５０３、ｎ−高抵抗層５０２ 、ｎ＋第２ゲート
５０５及びｐ＋アノード５０１から形成されている。
５１１ 、ｐ＋アゲート１２ 、 ｎ−高抵抗層５０２
、ｎ子弟２ゲート５０５及びｐ＋アノード５０１から形
成されており、主サイリスタはｎ＋カソード５０４、ｐ
ベース５０３、ｎ−高抵抗層５０２ 、ｎ＋第２ゲート
５０５及びｐ＋アノード５０１から形成されている。
主サイリスタのカソード電極５３２は補助ＳＩ主サイリ
スタカソード電極５３３と電気的に共通になされており
、補助ＳＩ主サイリスタｐ＋ゲート電極５３４はカソー
ド電極５３３との間に抵抗ＲＧＫ５５４を介して逆バイ
アス電圧ＶＧＫ ５５３が印加されている。５３１はア
ノード電極を示し、５５１及び５５２はそれぞれアノー
ド端子、カソード端子を示している。光入射Ｌ Ｔ ５
６１は補助サイリスタのゲートカソード電極間の端面か
ら主として高抵抗層領域５０２屈折しながら侵入してい
る。
スタカソード電極５３３と電気的に共通になされており
、補助ＳＩ主サイリスタｐ＋ゲート電極５３４はカソー
ド電極５３３との間に抵抗ＲＧＫ５５４を介して逆バイ
アス電圧ＶＧＫ ５５３が印加されている。５３１はア
ノード電極を示し、５５１及び５５２はそれぞれアノー
ド端子、カソード端子を示している。光入射Ｌ Ｔ ５
６１は補助サイリスタのゲートカソード電極間の端面か
ら主として高抵抗層領域５０２屈折しながら侵入してい
る。
領域５８０はポリイミド樹脂等の絶縁物である。
第５図の実施例において光が侵入する領域は、ベベル状
にエツチングされた部分だけ１こ限らず、カソード電極
５３３及びゲート電極５３４を透明電極で形成して光を
導入する方法もある。
にエツチングされた部分だけ１こ限らず、カソード電極
５３３及びゲート電極５３４を透明電極で形成して光を
導入する方法もある。
第６図に本発明の第６の実施例を示す。第６図の実施例
の主な特徴は、増幅ゲート構造をＭＩＳゲート形Ｓ■サ
イリスタで構成しているこ孔 とであり、高速のＭＩＳ形サイリスタを用いることで高
速光トリガが実現できる。各部分を説明する。補助ＳＩ
サイリスタのゲート部分はゲート電極６３４、絶縁物６
８０ 、 Ｉ）一層６１２からなるＭＩＳゲート領域で
形成されている。補助ＳＩサイリスタはｎ十領域６１１
高抵抗ｐ−領域６１２、高抵抗ｐ−もしくは「もしくは
１層６０２ 、ｎ子弟２ゲート６０５及びｐ＋アノード
６０１から形成されており、主サイリスタはｎ十カン−
ドロ０４．ｐベース６０３、ｐ−もしくはｎ−もしくは
１層６０２ 、ｎ＋第２ゲート６０５、ｐ＋アノード６
０１から形成されている。補助サイリスタの高抵抗ｐ一
層６１２中には、ｐ中領域６１３が拡散されているが、
この領域６１３によってｐ一層のチャンネルの厚さＣＭ
ＩＳ方向）が制限されると同時に光入射６９０によって
ｐ一層６１２及び高抵抗層６０２中で生成された正孔の
蓄積領域及び蓄積された正孔が電極６３３を介して流出
されるための領域となっている。主サイリスタのカソー
ド電極６３２は補助ＭＩＳゲートＳ■サイリスタのカソ
ード電極６３３と電気的に共通１こなされており、補助
ＳＩサイリスタのゲート電極６３４とカソード電極６３
３間には逆ゲートバイアス電圧ＶＧＫ ６５３が印加さ
れている。領域６９２はポリイミド樹脂等の絶縁物であ
る。６５１及び６５２はそれぞれアノード端子、カソー
ド端子を示している。
の主な特徴は、増幅ゲート構造をＭＩＳゲート形Ｓ■サ
イリスタで構成しているこ孔 とであり、高速のＭＩＳ形サイリスタを用いることで高
速光トリガが実現できる。各部分を説明する。補助ＳＩ
サイリスタのゲート部分はゲート電極６３４、絶縁物６
８０ 、 Ｉ）一層６１２からなるＭＩＳゲート領域で
形成されている。補助ＳＩサイリスタはｎ十領域６１１
高抵抗ｐ−領域６１２、高抵抗ｐ−もしくは「もしくは
１層６０２ 、ｎ子弟２ゲート６０５及びｐ＋アノード
６０１から形成されており、主サイリスタはｎ十カン−
ドロ０４．ｐベース６０３、ｐ−もしくはｎ−もしくは
１層６０２ 、ｎ＋第２ゲート６０５、ｐ＋アノード６
０１から形成されている。補助サイリスタの高抵抗ｐ一
層６１２中には、ｐ中領域６１３が拡散されているが、
この領域６１３によってｐ一層のチャンネルの厚さＣＭ
ＩＳ方向）が制限されると同時に光入射６９０によって
ｐ一層６１２及び高抵抗層６０２中で生成された正孔の
蓄積領域及び蓄積された正孔が電極６３３を介して流出
されるための領域となっている。主サイリスタのカソー
ド電極６３２は補助ＭＩＳゲートＳ■サイリスタのカソ
ード電極６３３と電気的に共通１こなされており、補助
ＳＩサイリスタのゲート電極６３４とカソード電極６３
３間には逆ゲートバイアス電圧ＶＧＫ ６５３が印加さ
れている。領域６９２はポリイミド樹脂等の絶縁物であ
る。６５１及び６５２はそれぞれアノード端子、カソー
ド端子を示している。
第７図に本発明の第７の実施例を示す。第７の実施例の
主な特徴は、増幅ゲート構造を平面ゲート形静電誘導ホ
トトランジスタ（ＳＩＰＴ）で構成していることである
。
主な特徴は、増幅ゲート構造を平面ゲート形静電誘導ホ
トトランジスタ（ＳＩＰＴ）で構成していることである
。
第７図において、増幅用ｐチャンネル５ＩＰＴは、ｐ＋
ソース領域７１１とｐ−低不純物密度領域７１３とｐ＋
ドレイン領域７１４とｎ＋アゲート域７１２とで構成さ
れ、ｐ＋ドレイン領域７１４は主サイリスタのｐベース
領域７０３とｎ−ベース領域７０５に隣接している。ｐ
＋ソース領域７１１とｎ＋アゲート域７１２の表面露出
部分には、それぞれソース電極７３３とゲート電極７３
４が設けられている。
ソース領域７１１とｐ−低不純物密度領域７１３とｐ＋
ドレイン領域７１４とｎ＋アゲート域７１２とで構成さ
れ、ｐ＋ドレイン領域７１４は主サイリスタのｐベース
領域７０３とｎ−ベース領域７０５に隣接している。ｐ
＋ソース領域７１１とｎ＋アゲート域７１２の表面露出
部分には、それぞれソース電極７３３とゲート電極７３
４が設けられている。
増幅用ｐチャンネル５ＩＰＴのｐ＋ソース領域７１１は
、正の電圧Ｖｓｔ ７５５にバイアスされていて、ｎ＋
アゲート域７１２は抵抗ＲＧｔ ７５４を介してＶにｔ
７５３にバイアスされている。
、正の電圧Ｖｓｔ ７５５にバイアスされていて、ｎ＋
アゲート域７１２は抵抗ＲＧｔ ７５４を介してＶにｔ
７５３にバイアスされている。
トリガ用光パルスＬ Ｔ ７６０が光ファイバ等の光伝
送媒体を介して入射していない状態では、増幅用５ＩＰ
Ｔは、オフしている。入射光ＬＴ７６０が照射されると
増幅用５ＩＰＴはオンして、正のバイアス電圧Ｖｓｔ
７５５により主サイリスタのｐベース領域７０３が正に
バイアスされ、主サイリスタがターン・オンする。
送媒体を介して入射していない状態では、増幅用５ＩＰ
Ｔは、オフしている。入射光ＬＴ７６０が照射されると
増幅用５ＩＰＴはオンして、正のバイアス電圧Ｖｓｔ
７５５により主サイリスタのｐベース領域７０３が正に
バイアスされ、主サイリスタがターン・オンする。
第７図において、主サイリスタはｎ十カソード７０４、
ｐベース７０３、高抵抗層７０２、ｎ＋第２ゲー ドア
０５及びｐ＋アノード領域７０１から形成されており、
ｎ子弟２ゲート７０５は、ｐ＋アノード領域７０１との
間にＳＩＴゲート構造を形成している。
ｐベース７０３、高抵抗層７０２、ｎ＋第２ゲー ドア
０５及びｐ＋アノード領域７０１から形成されており、
ｎ子弟２ゲート７０５は、ｐ＋アノード領域７０１との
間にＳＩＴゲート構造を形成している。
領域７３２及び７３１はそれぞれカソード電極、アノー
ド電極を示しており、７５１及び７５２はそれぞれアノ
ード端子、カソード端子である。静電誘導トランジスタ
の光増幅度は（２）式で説明したように非常に高い。従
って主サイリスタの増幅用として本発明の実施例は、光
トリが感度が高いという特徴がある。
ド電極を示しており、７５１及び７５２はそれぞれアノ
ード端子、カソード端子である。静電誘導トランジスタ
の光増幅度は（２）式で説明したように非常に高い。従
って主サイリスタの増幅用として本発明の実施例は、光
トリが感度が高いという特徴がある。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明の実施例に関して、Ｓ■Ｔ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
。
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８図は、５ＩＰＴの直流的な光増幅度Ｇの入射光強度
ｐｔ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ΔＶＧを示しである。
ｐｔ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ΔＶＧを示しである。
第９図は、バイポーラホトトランジスタ（Ｂこ
ＰＴ）の直流的な光増幅度Ｇの入射強度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。
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８図、第９図から明らかな様に、５ＩＰＴ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Ｐ
Ｉの増加に伴ないしだい化増加するが、Ｐｉ ＝ 、１
０２ｐ Ｗ／ｃｊで高々３Ｘ１０２程度である。一方、
５ＩＰＴ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−’ ７４ Ｗ／ｃ
ｄにおいては、１０８を越えるＧが得られている。
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Ｐ
Ｉの増加に伴ないしだい化増加するが、Ｐｉ ＝ 、１
０２ｐ Ｗ／ｃｊで高々３Ｘ１０２程度である。一方、
５ＩＰＴ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−’ ７４ Ｗ／ｃ
ｄにおいては、１０８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が
、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。
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が
、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の光トリガに際し、本発明
によるＳＩＴゲート構造構造上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１．１ｆｉｓであ
った。ＳＩＴゲート構造の代り１こ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０．６ ｅｖまでしが
上昇せず光トリガできなかった。
によるＳＩＴゲート構造構造上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１．１ｆｉｓであ
った。ＳＩＴゲート構造の代り１こ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０．６ ｅｖまでしが
上昇せず光トリガできなかった。
本発明によるｉ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。さらに、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
業的利用価値は高い。
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。さらに、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
業的利用価値は高い。
第１図は本発明の実施例であって、光トリガされる補助
°静電誘導サイリスタが埋め込みゲート構造を持ち、か
つゲート・カソード間に制御抵抗及び逆ゲートバイアス
が印加されていることを特徴とする光トリガサイリスタ
、第２図は、本発明の他の実施例であって、補助静電誘
導サイリスタのカソード電極、ゲート電極、主サイリス
タのベース電極、カソード電極すべて同電位となるよう
に形成されたこと及び補助静電誘導サイリスタのカソー
ド電極Ｉこ光学的な窓を設けた光トリガサイリスタ、第
３図は、本発明の他の実施例であって、補助静電誘導サ
イリスタが主表面から堀り込まれた面にカソード、ゲー
トを形成された平面ゲート形であることを特徴とする光
トリガサイリスタ、第４図は平面ゲート形補助静電誘導
サイリスタと主サイリスタからなる光トリガサイリスタ
の他の構造例、第５♂ｐゲート形で形成された光トリガ
サ イリスタの実施例、第６図は補助静電誘導サイリスタが
ＭＩＳゲート形で形成された光トリガサイリスタの実施
例、第７図は光増幅部が静電誘導ホトトランジスタで形
成されたことを特徴とする光トリガサイリスタの実施例
、第８図及び第９図は本発明の詳細な説明するための実
験データであって、第８図はＳＩＴゲート構造１こ関す
る直流的な光増幅度及びゲート電位変化と入射光強度Ｐ
ｉ依存性、第９図はバイポーラベース構造に関する直流
的な光増幅度及びゲート電位変化と入射光強度Ｐｉ依頼
性、第１０図は従来型増幅ゲート構造による光トリガサ
イリスタの構造を示し、本発明の先行例である。 １１１．２１１．３１１．４１１．５１１．６１１・・
・・・・ 補助静電誘導サイリスタのカソード領域、１
１２．２１２．３１２．４１２．５１２・・・・・・補
助静電誘導サイリスタのゲート領域、１３３．２３２．
３３３．４３３．５３３ 、６３３・・・・・・ 補助
静電誘導サイリスタのカソード電極、１３４．２３２．
３３４．４３４．５３４．６３４、・・・・・・補助静
電誘導サイリスタのゲート電極、１０２．１０２’ 、
２０２．３０２．４０２．５０２−・−・−ｎ−高抵抗
層、６０２・・・・・・高抵抗層、６１２・・・・・・
ｐ−高抵抗層、１０５．１０５′、２０５．３０５．４
０５．５０５．６０５．７０５ 川・・・ｎ＋第２ゲー
ト領域、１０１，１０１′、２０１．３０１゜４０１
、５０１．６０１ 、７０１曲・・ｐ＋アノード、１３
１．２３１．３３１．４３１．５３１，６３１．７３１
・・曲ｐ＋アノード電極、１０４．２０４．３０４．４
０４．５０４．６０４．７０４・・・・・・主サイリス
タのカソード領域、１０３．２０３．３０３．４０３．
５０３．６０３．７０３−・・・−・主？ イ！Ｊ ｙ
、 夕のベース領域、１３２．２３２．３３２．４３２
．５３２．６３２．７３２・・・・・・主サイリスタの
カソード及ヒべ一ス電極、１５４．３５４．４５４．５
５４・・曲補助サイリスタのゲート・カソード間の挿入
するゲート抵抗ＲＧＫ１１５３．３５３．４５３．５５
３．６５３・・・・・・補助すイリスクのゲート・カソ
ード間に印加するバイアス電圧ｖＧＫ、１５２．２５２
．３５２．４５２．５５２．６５２．７５２・・・・・
・カソード端子、１５１．２５１．３５１゜４５１．５
５１．６５１．７５１・・・・・・アノード端子、７１
１・・・ソース領域、７１２・・・・・・ｐチャンネル
静電誘導ホトトランジスタのゲート領域、７１４・・・
・・・ ドレイン領域、７５５・・・・・・ソースバイ
アス電圧Ｖｓｔ 、 ７５４・・・・・・ゲート抵抗Ｒ
Ｇｔ、７５３・・・・・・ゲートバイアス電圧Ｖｓｔ、
１６１．２６１．３６１ 、４６１．５６１，６９０．
７６０・・・・・・光入射ＬＴ、２４２・・・・・・反
射防止膜、６１３・・・・・・ｐ中領域。
°静電誘導サイリスタが埋め込みゲート構造を持ち、か
つゲート・カソード間に制御抵抗及び逆ゲートバイアス
が印加されていることを特徴とする光トリガサイリスタ
、第２図は、本発明の他の実施例であって、補助静電誘
導サイリスタのカソード電極、ゲート電極、主サイリス
タのベース電極、カソード電極すべて同電位となるよう
に形成されたこと及び補助静電誘導サイリスタのカソー
ド電極Ｉこ光学的な窓を設けた光トリガサイリスタ、第
３図は、本発明の他の実施例であって、補助静電誘導サ
イリスタが主表面から堀り込まれた面にカソード、ゲー
トを形成された平面ゲート形であることを特徴とする光
トリガサイリスタ、第４図は平面ゲート形補助静電誘導
サイリスタと主サイリスタからなる光トリガサイリスタ
の他の構造例、第５♂ｐゲート形で形成された光トリガ
サ イリスタの実施例、第６図は補助静電誘導サイリスタが
ＭＩＳゲート形で形成された光トリガサイリスタの実施
例、第７図は光増幅部が静電誘導ホトトランジスタで形
成されたことを特徴とする光トリガサイリスタの実施例
、第８図及び第９図は本発明の詳細な説明するための実
験データであって、第８図はＳＩＴゲート構造１こ関す
る直流的な光増幅度及びゲート電位変化と入射光強度Ｐ
ｉ依存性、第９図はバイポーラベース構造に関する直流
的な光増幅度及びゲート電位変化と入射光強度Ｐｉ依頼
性、第１０図は従来型増幅ゲート構造による光トリガサ
イリスタの構造を示し、本発明の先行例である。 １１１．２１１．３１１．４１１．５１１．６１１・・
・・・・ 補助静電誘導サイリスタのカソード領域、１
１２．２１２．３１２．４１２．５１２・・・・・・補
助静電誘導サイリスタのゲート領域、１３３．２３２．
３３３．４３３．５３３ 、６３３・・・・・・ 補助
静電誘導サイリスタのカソード電極、１３４．２３２．
３３４．４３４．５３４．６３４、・・・・・・補助静
電誘導サイリスタのゲート電極、１０２．１０２’ 、
２０２．３０２．４０２．５０２−・−・−ｎ−高抵抗
層、６０２・・・・・・高抵抗層、６１２・・・・・・
ｐ−高抵抗層、１０５．１０５′、２０５．３０５．４
０５．５０５．６０５．７０５ 川・・・ｎ＋第２ゲー
ト領域、１０１，１０１′、２０１．３０１゜４０１
、５０１．６０１ 、７０１曲・・ｐ＋アノード、１３
１．２３１．３３１．４３１．５３１，６３１．７３１
・・曲ｐ＋アノード電極、１０４．２０４．３０４．４
０４．５０４．６０４．７０４・・・・・・主サイリス
タのカソード領域、１０３．２０３．３０３．４０３．
５０３．６０３．７０３−・・・−・主？ イ！Ｊ ｙ
、 夕のベース領域、１３２．２３２．３３２．４３２
．５３２．６３２．７３２・・・・・・主サイリスタの
カソード及ヒべ一ス電極、１５４．３５４．４５４．５
５４・・曲補助サイリスタのゲート・カソード間の挿入
するゲート抵抗ＲＧＫ１１５３．３５３．４５３．５５
３．６５３・・・・・・補助すイリスクのゲート・カソ
ード間に印加するバイアス電圧ｖＧＫ、１５２．２５２
．３５２．４５２．５５２．６５２．７５２・・・・・
・カソード端子、１５１．２５１．３５１゜４５１．５
５１．６５１．７５１・・・・・・アノード端子、７１
１・・・ソース領域、７１２・・・・・・ｐチャンネル
静電誘導ホトトランジスタのゲート領域、７１４・・・
・・・ ドレイン領域、７５５・・・・・・ソースバイ
アス電圧Ｖｓｔ 、 ７５４・・・・・・ゲート抵抗Ｒ
Ｇｔ、７５３・・・・・・ゲートバイアス電圧Ｖｓｔ、
１６１．２６１．３６１ 、４６１．５６１，６９０．
７６０・・・・・・光入射ＬＴ、２４２・・・・・・反
射防止膜、６１３・・・・・・ｐ中領域。
Claims (9)
- （１）静電誘導形光感応素子と四層構造主サイリスタが
同一半導体基板上に集積化形成され、前記静電誘導形光
感応素子が主サイリスタを増幅する機能を具備したこと
を特徴とする光トリガサイリスタ。 - （２）前記静電誘導形光感応素子が埋め込みゲート形静
電誘導サイリスタで形成され、トリガ入射光は前記静電
誘導サイリスタのゲート電極とカソード電極間のベベル
面から侵入することを特徴とする前記特許請求の範囲第
１項記載の光トリガサイリスタ。 - （３）前記静電誘導形光感応素子が埋め込みゲート形静
電誘導サイリスタで形成され、トリガ入射光は前記静電
誘導サイリスタのカソード領域上の光学的窓から侵入し
、かつ主サイリスタのカソード、ベース及び前記静電誘
導サイリスタのカソード、ゲートは共に電気的に共通に
なされたことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記
載の光トリガサイリスタ。 - （４）前記静電誘導形光感応素子が主サイリスタのカソ
ード主表面に対し、切り込まれた面くぼみ上にカソード
、及びゲートが形成された平面ゲート形静電誘導サイリ
スタで形成され、トリガ入射光は前記静電誘導サイリス
タの表面上から侵入することを特徴とする前記特許請求
の範囲第１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平面ゲート形静電誘
導サイリスタで形成され、トリガ入射光は前記平面ゲー
ト形静電誘導サイリスタと主サイリスタ間に切り込まれ
た溝により形成されたベベル面から侵入することを特徴
とする前記特許請求の範囲第１項記載の光トリガサイリ
スタ。 - （６）前記静電誘導形光感応素子が切り込みゲート形静
電誘導サイリスタで形成され、トリガ入射光は前記静電
誘導サイリスタのカソード電極及びゲート電極間のベベ
ル面から侵入することを特徴とする前記特許請求の範囲
第１項記載の光トリガサイリスタ。 - （７）前記静電誘導形光感応素子がＭＩＳゲート形静電
誘導サイリスタで形成されたことを特徴とする前記特許
請求の範囲第１項記載の光トリガサイリスタ。 - （８）前記静電誘導形光感応素子が、ｐチャンネルの静
電誘導トランジスタで形成されたことを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の光トリガサイリスタ。 - （９）前記静電誘導形光感応素子及び主サイリスタのア
ノード領域近傍の高抵抗層中に静電誘導トランジスタゲ
ート構造の埋め込みゲート層が形成されたことを特徴と
する前記特許請求の範囲第１項乃至第８項記載の光トリ
ガサイリスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59181534A JPS6159776A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 光トリガサイリスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59181534A JPS6159776A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 光トリガサイリスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6159776A true JPS6159776A (ja) | 1986-03-27 |
| JPH0469434B2 JPH0469434B2 (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=16102454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59181534A Granted JPS6159776A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 光トリガサイリスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6159776A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6411367A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-13 | Toshiba Corp | Gate turn-off thyristor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320885A (en) * | 1976-08-11 | 1978-02-25 | Semiconductor Res Found | Electrostatic induction type semiconductor device |
| JPS5379390A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-13 | Mitsubishi Electric Corp | Photo thyristor |
| JPS5593262A (en) * | 1979-01-05 | 1980-07-15 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS5940576A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-06 | Junichi Nishizawa | フオトサイリスタ |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP59181534A patent/JPS6159776A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5320885A (en) * | 1976-08-11 | 1978-02-25 | Semiconductor Res Found | Electrostatic induction type semiconductor device |
| JPS5379390A (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-13 | Mitsubishi Electric Corp | Photo thyristor |
| JPS5593262A (en) * | 1979-01-05 | 1980-07-15 | Nec Corp | Semiconductor device |
| JPS5940576A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-06 | Junichi Nishizawa | フオトサイリスタ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6411367A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-13 | Toshiba Corp | Gate turn-off thyristor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0469434B2 (ja) | 1992-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |