JPS62100164A - 複合半導体装置 - Google Patents

複合半導体装置

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JPS62100164A
JPS62100164A JP23828085A JP23828085A JPS62100164A JP S62100164 A JPS62100164 A JP S62100164A JP 23828085 A JP23828085 A JP 23828085A JP 23828085 A JP23828085 A JP 23828085A JP S62100164 A JPS62100164 A JP S62100164A
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JP
Japan
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semiconductor device
main
terminal
fet
source
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JP23828085A
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English (en)
Inventor
Shoichi Furuhata
古畑 昌一
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 【発明の属する技術分野】
この発明は電力変換装置などにスイッチングデバイスと
して使用される複合半導体装置に関する。
【従来技術とその問題点】
以下各図の説明において同一の符号は同一または相当部
分を示す。 電力を扱う半導体装置には、増々高速化が要求されてい
る。しかしながら、高電流、高電圧特性と高速特性とは
相反する特性で、その両特性を実現するには困難が多い
。そこで、これを両立させる方法として、高電流、高耐
圧に優れる第1の半導体装置(例えばゲートターンオフ
サイリスク。 パワートランジスタなど)と、高速性に優れる第2の半
導体装置(例えばMOSFET)とを組合わせて、両者
の良い点だけを引き出す試みがなされ、第2図(A) 
、 (B)のように、前記第1と第2の2つの半導体装
置をカスコード接続した複合半導体装置などが検討され
ている。 すなわち同図において、11は第1の半導体装置として
のパワートランジスタ、2は第2の半導体装置としての
MOS F ETで、前者のコレクタC・エミッタEと
後者のドレインD・ソースSとは直列に接続されて主回
路電流1cを開閉する。次に同図(A)において、13
はパワートランジスタ11のベースBと、FET2のソ
ースSとの間に設けられたツェナダイオード、また同図
(B)において14.15及び16は同じく設けられた
抵抗、ダイオード及びパワートランジスタ11駆動用の
直流電源である。また同図(A)のeBはパワートラン
ジスタ11のベースBとFET2のソース間に加えられ
るトランジスタ11に対する駆動パルス、両図(A) 
、 (B)中のeGはFET2のゲートGとソースS間
に印加されるFET2に対する駆動パルスである。 まず第2図(A)の動作を説明する。ここで駆動パルス
eB、eGは同時に立上り、かつ立下るものとする。ま
た駆動パルスeBは比較的電圧、電流が太き(パワート
ランジスタ11のベースBを充分に駆動できる能力を持
つものとする。 駆動パルスeB、eGが立上ると、FET2が急峻にO
Nすることによって、そのドレインD・ソース8間電圧
が急峻に下降し、これによりパワートランジスタ11の
ベースBにも充分なベース電流が急峻に流入してトラン
ジスタ11も高速にONする。 次に駆動パルスeB、eGが立下ると、FET2が高速
にOFFすることにより、そのドレインD・ソース8間
電圧が急峻に高まる。これによりパワートランジスタ1
1のベースB・エミッタE間の蓄積キャリアは急速に放
出されてツェナダイオード13に同図の矢印のように転
流する。なおツェナダイオード13のツェナ電圧は、こ
のときパワートランジスタ11のベースB・エミッタE
間を適当な電圧に逆バイアスするように選ばれている。 このようにしてFET2に続いてパワートランジスタ1
1も急速にOFFすることになる。 次に第2図(B)は同図(A)の駆動パルスef3に代
わり直流電源16が用いられ、またこの電源16が前記
の転流時、前記ツェナダイオード13と同様にベースB
・ソースS間の電圧を制限する。また抵抗14はパワー
トランジスタ11をONする際にベース電流を制限する
ためのものであり、ダイオード15はパワートランジス
タ11のOFFの際、そのベース蓄積キャリアを、直ち
に充分直流電源16側に転流させるためのものである。 この複合トランジスタ11.2のスイッチング動作は同
図(A)で述べたものと同様であり説明を省略する。 しかしながら、以上の説明かられかるように、この複合
半導体装置においては、2つの半導体装置(トランジス
タ)11と2に同時に開閉信号(駆動パルスeB、eG
)を与えるか、あるいは一方の半導体装置(パワートラ
ンジスタ11)に連続して信号(直流電源16の電圧)
を与えておくか、いずれにしろ、2つの半導体装置11
と2用に開閉用の信号電源を設けなければならないとい
う欠点が有る。
【発明の目的】
この発明は、上記の欠点を除去し、一つの開閉用信号電
源を設けるのみで2つの半導体装置を駆動することがで
きる複合半導体装置を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明の要点は、それぞれ2つの主端子と1つの制御用
端子を持つ3端子形の第1及び第2の半導体装置(SI
サイリスタ(又はSI)ランジスタ)及びFETなど)
を備え、第1の半導体装置の主端子の一方(カソード(
又はエミッタ)など)と第2の半導体装置の主端子の一
方(ドレインなど)とを共通主端子として接続し、第2
の半導体装置の制御用端子(ゲートなど)と該装置の何
れかの主端子(ドレイン又はソースなど)との間に開閉
用信号電圧(駆動パルスなど)を加え、前記共通主端子
を介し、第1の半導体装置の他方の主端子(アノード(
又はコレクタ)など)と第2の半導体装置の他方の主端
子(ソースなど)との間を流れる主回路電流を開閉する
ようにした複合半導体装置において、 第1の半導体装置を、その制御用端子と、その共通主端
子との間の電圧の絶対値が所定値以下(以上)のとき、
同じくその主端子間が導通(非導通)になる(いわゆる
ノーマリ・オン型の)ものとするとともに、第1の半導
体装置の制御用端子(ゲート(又はベース)など)を、
第2の半導体装置の共通主端子でない主端子(ソースな
ど)と接続し、第2の半導体装置の主端子間にはインピ
ーダンス装置を並列に接続した点、又はさらに前記イン
ピーダンス装置を抵抗又はツェナダイオードとし、この
ツェナダイオードを第2の半導体装置の主端子間を流れ
る主回路電流が、該ダイオードに転流することを阻止す
る極性に設けるようにした点にある。
【発明の実施例】
以下第1図(A)〜(C)に基づいて本発明の詳細な説
明する。各図(八)〜(C)はそれぞれ本発明装置の変
形実施例としての回路図である。同図(A)、(B)に
おいて、1は第1の半導体装置としてのいわゆるノーマ
リ・オン型の静電誘導サイリスク(以下SIサイリスク
と称す。)、2は第2の半導体装置としてのFET、3
は抵抗、4はツェナダイオードである。また同図(C)
においてIAはSlサイリスタ1に代わるノーマリ・オ
ン型の静電誘導トランジスタ(以下SIトランジスタと
称す。)(SIT)である。ここでSrサイリスタ1及
びS■トランジスタIAは高電圧での電力開閉能力を主
要特性にして作られたものとし、他方FET2は第2図
と同様、低耐圧ではあるが、高速の電流開閉能力を主要
特性として作られたものとする。 まず同図(A)の動作を述べると、FET2に駆動パル
スeGが印加されず、FET2がOFF状態にあるとき
には、FET2のドレインD・ソースS間、従ってSl
サイリスタ1のカソードK・ゲート0間には、Slサイ
リスタ1及びFET2の各主回路の漏洩抵抗ならびに抵
抗3によって、主回路電圧(即ちSlサイリスタ1のア
ノードAと、FET2のソースSとの間の電圧)の一部
が、この例ではドレインD(カソードK)側を正、ソー
スS(ゲートG)側を負とする形で加わっておりSrサ
イリスタ1もOFF状態にある。 次にFET2のゲートGとソースS間にFET2をON
させる駆動パルスeGを与えると、FET2のドレイン
D・ソースS間(Slサイリスタ1のカソードK・ゲー
)G間)電圧は急速に低下消滅し、これによりSlサイ
リスタ1も急速にONして、主回路電流IcがSIサイ
リスクのアノードA・カソードに間及びFET2のドレ
インD・ソースS間を流れる。 次に駆動パルスeGを消滅すると、FET2は急速に0
FFL、このときFET2のドレインD・ソースS間を
流れていた主回路電流Icは、抵抗3に矢印のように転
流して、Slサイリスタ1のゲートGをカソードKに対
し急速に逆バイアスするので、Slサイリスタ1も急速
にOFFセしめられ、始めの状態に戻る。 第1図(B)では抵抗3に代わりツェナダイオード4が
用いられているので、前記の転流時、FET2のドレイ
ンD・ソースS間の電圧は、ツェナダイオード4のツェ
ナ電圧に制限され、主回路内の電流、電圧の変動にかか
わらず、Slサイリスタ1のゲートG・カソードに間の
逆バイアス電圧が過大になること(従ってサイリスタエ
の破損)を防ぐことができる。 また第1図(C)は同図(B)におけるSlサイリスタ
1をSI)ランジスタIAで置換えたものであり、両回
路(B) 、 (C)の動作は同様である。但し前者の
アノードA、カソードに、ゲートGの各端子はそれぞれ
後者のコレクタC,エミッタE、ベースBに対応してい
る。 以上の説明において第2の半導体装置(上記の例ではF
ET2)は駆動パルスeGの印加によりONするものと
なっているが、その逆のもの、即ち駆動パルスeGの無
印加状態でONL、印加状態でOFFするものであって
も、要は駆動パルスeGの有無によってその主端子間(
上記の例ではドレインDとソースS間)が急速に導通状
態=非導通状態に変化するものであれば、どのような半
導体装置であってもよい。 また駆動パルスeGはFET2のゲートGとソースS間
に印加されているが、例えばこれをドレインDとゲート
間に印加するように、つまり一般的にいえば、駆動パル
スeGを第2の半導体装置の共通主端子(上記の例では
ドレインD)と制御用端子(上記の例ではゲー)G)間
に加える場合(但しこの場合第2の半導体装置はそのよ
うな駆動方法を行うように製作されるものとする)であ
っても本発明に含まれることには変りがない。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、高耐圧
の第1の3端子型半導体装置と、高速の第2の3端子型
半導体装置とのそれぞれの主端子の一方を共通主端子と
して接続し、第2の半導体装置の制御用端子とその何れ
かの主端子との間に開閉用信号電圧を加え、第1及び第
2の半導体装置の直列の主回路を流れる主回路電流を開
閉する複合半導体装置において、 第1の半導体装置を、SIサイリスク又はSlトランジ
スタなどのいわゆるノーマリ・オン型のもの、即ちその
制御用端子とその共通主端子との間の電圧の絶対値が所
定値以下(以上)のとき導通(非導通)になるものとし
、その制御用端子を第2の半導体装置の非共通側の主端
子へ接続し、かつ第2の半導体装置の主端子間に抵抗又
はツェナダイオードなどのインピーダンス装置を並列に
接続して、第2の半導体装置のOFFの際、その主回路
電流をこのインピーダンス装置に転流させるCツェナダ
イオード使用の際はさらに、その両端電圧をツェナ電圧
に制限する)ようにしたので、第2の半導体装置の開閉
用信号電源を設けるのみで、複合半導体装置全体の開閉
ができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(C)はそれぞれ本発明装置の変形実施
例としての回路図、第2図(A) 、 (B)はそれぞ
れ従来装置の異なる回路図である。 1 :SIサイリスク、IA:SI)ランジスタ、2:
FET、3:抵抗、4:ツェナダイオード。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)それぞれ第1、第2の主端子と1つの制御用端子を
    持つ3端子形の第1及び第2の半導体装置を備え、第1
    の半導体装置の第1の主端子と第2の半導体装置の第1
    の主端子とを共通主端子として接続し、第2の半導体装
    置の制御用端子と該装置の何れかの主端子との間に開閉
    用信号電圧を加え、前記共通主端子を介し、第1の半導
    体装置の第2の主端子と第2の半導体装置の第2の主端
    子との間を流れる主回路電流を開閉するようにした複合
    半導体装置において、 第1の半導体装置を、その制御用端子と、その共通主端
    子との間の電圧の絶対値が所定値以下(以上)のとき、
    同じくその主端子間が導通(非導通)になるものとする
    とともに、第1の半導体装置の制御用端子を、第2の半
    導体装置の第2の主端子と接続し、第2の半導体装置の
    主端子間にはインピーダンス装置を並列に接続したこと
    を特徴とする複合半導体装置。 2)特許請求の範囲第1項に記載の装置において、前記
    インピーダンス装置を抵抗又はツェナダイオードとし、
    このツェナダイオードを第2の半導体装置の主端子間を
    流れる主回路電流が、該ダイオードに転流することを阻
    止する極性に設けたことを特徴とする複合半導体装置。
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