JPS6276769A

JPS6276769A - 静電誘導型サイリスタ

Info

Publication number: JPS6276769A
Application number: JP21739585A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakamura; 中村　佳夫; Hiroshi Tadano; 博只野
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-08

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、大電流での高速スイッチングが可能な、安全
動作領域を拡大した静電誘導型サイリスタに関する。

〔従来技術〕

従来の表面ゲート構造の静電誘導型サイリスタ（以下単
に５ＩＴｈｙという）は、第４図、第５図に示・す如き
構造を有する。即ち、このものは。

基本的にはｎｏのカソード領域１と、該カソード領域１
に隣接して囲むように配置したｐ゛のゲート領域２と、
前記両領域よりｎ−のチャネル領域３を介して対向する
位置にｐ′″のアノード領域４を形成した構成である。

しかして、このものは、導通状態では、ｎ〜のチャネル
領域３中に多数の電子および正札をン主人し、順方向電
圧降下が低い状態にある。また、導通遮断状態では、前
記ｎ−のチャネル領域３の正孔をゲート領域２を介して
外部へ取り出すことにより、前記ｎ−のチャネル領域３
の電子に対するポテンシャル障壁を高くして　ｎ＋のカ
ソード領域１からのｎ−のチャネル領域３への電子の注
入を遮断して、ｎ−のチャネル領域３の電子密度を低下
させる。このように、従来のものは、ｐ゛のアノード領
域４からの正札の注入を現象、停止させてアノード６と
カソード５との電極間の電流の流れの制御を行っていた
。

しかして、前述した従来の５ＩＴｈｙにおいて。

特に大電流を高速で遮断するためには、瞬時的に。

ｎ−のチャネル領域３に存在する正孔を取り除くことが
必要である。そして、このために、従来のものは、ｓｔ
”ｒｈｙのチップの比較的大きな面積を有するコンタク
ト部１０の下部に、　５ｉ０２等の絶縁層８を介してｐ
゛の領域７を形成し、該領域７を本来のゲート電極２と
同電位とすることにより。

見かけ上のゲート領域を拡大させている。そして。

この領域７が瞬間的にｎ−のチャネル領域３に存在する
正孔を取り除く役目を果たしていた。以下。

上記の「見かけ上のゲート領域であるｐ゛の領域７」を
、「第２ゲート領域７」という。

ところが、前記第２ゲート領域７は、ゲート電極９伎置
より遠く離れた所にあり、しかも比較的大きな面積を占
めている。そのために、ゲート電流が流れたときに前記
第２ゲートＦＪ域７の周辺には、電位の不均衡が生じ、
この電位差がゲート電位をますます高くする方向に働き
、その結果２大電流での高速遮断時に、該周辺では電流
集中が生じ、規定以上の大電流が流れてしまう欠点があ
った。

〔本発明の目的〕

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもので、その
目的は、大電流を流した状態でも高速で安定したスイッ
チング機能ができるｓｒ’ｒｈｙを提供することにある
。

〔問題を解決するための手段〕

第１発明のｓｘ’ｒｈｙは９表面にカソード領域及びゲ
ート領域があり、アノード領域は前記両領域にチャネル
領域を介して対向する位置にあるＳ＋Ｔｈｙにおいて。

前記カソード領域より電流を集めるカソード電極の下部
に設けた耐圧領域、又は電流集中による破壊が生じやす
い耐圧領域を前記カソード電極と同電位としたことを特
徴とする。

第２発明のｓｒ’ｒｈｙは２表面にカソード領域及びグ
ーｈ　？ｉｌｊ域があり、アノード領域は前記両領域に
チャネル領域を介して対向する位置にある５ＩＴｈＹに
おいて。

前記カソード領域より電流を集めるカソード電極の下部
に設けた耐圧領域、又は電流集中による破壊が生じやす
い耐圧領域を前記カソード電極と同電位とするとともに
、前記アノード領域内に配置した制＠領域を有してなる
ことを特徴とする。

第１発明において、前記耐圧領域は導通遮断時にゲート
電流に起因して発生する電流集中に対する破壊耐量を向
上させるために設けたものである。

即ち、ｓ＋’ｒｈｙのチップの比較的大きな面積を有す
るコンタクト部の下部に、ゲート領域と同じ導電型で形
成し、電気的にはグー）　ｐｆｆ域とは分離した状態で
、電位はカソードの電位とした耐圧領域を形成するので
ある。

しかして１本発明のｓｒ’ｒｈｙは、４通遮断時におい
ては、チャネル領域に存在する正孔を前記耐圧領域とゲ
ート領域より取り出す、いわゆる本来のゲートと同じ作
用を行い、同時にゲート電流がゲート領域を介して流れ
たとしても、前記耐圧領域とゲート領域とは電気的な接
続関係がない。

従って、ゲート領域内での電位分布は小さく。

従来発生していた電流集中に対する破壊は生じないので
ある。

なお、上記説明した耐圧領域は、実施例においては、コ
ンタクト部の下部に配置した領域につき説明した。しか
し、ｓｒ’ｒｈｙの種類により、ゲート電流が流れたこ
とに起因して電流集中が生ずる所は種々あるので、その
電流集中が生ずる部分に、ゲート領域の導電型と同じで
はあるが、電気的には分離され、しかも電位はカソード
電位と同電位となる部位を設ける。

また、第２発明においては、上記第１発明に加えて、前
記制限領域を設けたもので、該制限領域が、チャネル領
域に存在する電子を瞬時に取り除くことにより導通遮断
を達成すべくしたものである。制限領域は、アノード電
極よりチャネル領域に突出した状態で設けたものである
。電位としては、アノード電極と同電位とし、配置は単
数でも複数でもよい。

さらに実施例においては、ｎ形の５ＩＴｈｙについて説
明したが１本発明はこれに限定するものではなく、ｐ形
の５ＩＴｈｙでもよい。

〔本発明の作用効果〕

第１発明は、遮断時には、チャネル領域に存在する正孔
をゲート領域および耐圧領域から取り出すようにし、前
記ゲート領域と前記耐圧領域間には、電位差の不均衡を
生じさせないようにしたものである。

また、第２発明は、遮断時には、チャネル領域に存在す
る正孔をゲート領域および耐圧領域から取り出すように
し、前記ゲート領域と前記耐圧領域間には、電位差の不
均衡を生じさせないようにするとともに、前記制限領域
の作用によって、チャネル領域の電子を同時に取り出す
ことにより。

アノード領域から注入する正孔を制限するようにしたも
のである。

従って、第１発明は１本来のゲート作用を維持しながら
、ゲート領域を拡大させることができるとともに、ゲー
ト電流が流れたことにより発生する電流集中を防止する
ことができる。従って１本第１発明は、高速で安定した
スイッチング機能を有するｓｉ’ｒｈｙを提供すること
ができる。

また、第２発明は、上記第１発明と同様の効果を発揮す
るほか、前記制限領域によりアノード領域から注入する
正孔を制限することができる。

〔実施例〕

実施例１゜本例は、第１発明に係る実施例で、第１図、第２図を用
いて説明する。

アノード電極１１上面にｐ２のアノード領域１２を形成
する。該アノード領域１２の上面にｎ−のチャネル領域
１３を形成し、該チャネル領域１３の上部面には１表面
に形成したカソード電極１４と接続したｐ゛の耐圧領域
１５を形成する。また、チャネル領域１３の上部には、
上記耐圧領域１５と同じｐｌではあるが２等間隔に配置
し、電気的に接続して上記カソード電極１４とは酸化シ
リコン薄膜（ＳｉＯ□）１６で絶縁状態としたゲート領
域１７を形成する。該ゲート６１域１７は２表面に配置
したゲート電極１日に接続する。

一方、前記等間隔に配置したゲート８Ｕ域１７の間には
、複数のｎ゛のカソード領域１９を配置し、該各カソー
ド領域１９は上記表面のカソード電極１４に接続する。

該カソード電極１４は、外部に接続するコンタクト部２
０に接続する。

前記耐圧領域１５と前記ゲート領域１７間には、パンチ
スルー電圧が保持できるようにしである。

しかして、導通状態ではｐｌのゲート領域１７より正孔
を注入することにより、該ゲート６Ｉ域１７の前面のチ
ャネル領域１３のポテンシャル障壁の高さを低くシ、カ
ソード領域１９より該チャネル領域１３に電子を注入し
、該電子をアノード領域１２の前面に到達させて、該ア
ノード領域１２から正孔の注入を促する。注入した正孔
はカソード領域１９に到達し、該カソード領域１９から
電子の注入を促することにより、アノード１１とカソー
ド１４間に電流が流れる。

ところで、遮断状態では、ゲート電橋１８に負のゲート
電圧を印加すると、チャネル領域１３に存在する正孔は
ゲート６１域１７を介して取り出され、該チャネル領域
１３にポテンシャル障壁が誘起されて。

カソード領域１９から電子の注入がなくなる。その結果
、アノード領域１２からの正孔の注入が停止し。

アノード１１とカソード１４間に流れる電流は遮断でき
る。

この場合、大面積を有する耐圧領域１５にも正孔が流れ
込むが１該耐圧領域１５とゲート領域１７間には電気的
に分離された状態であるために、チャネル領域１３に存
在する正札が上記両領域１５．１７に流れたとしても１
両領域間には別個独立に流れることになることから、該
ゲート領域１７には電位の不均衡は余り生じない。従っ
て、ゲート作用としての機能を維持しながら耐圧領域１
５の周辺で生じる電流集中は生ぜず、破壊耐量の向上を
図ることができる。

実施例２゜本例は、第２発明に係る実施例で、第３図を用いて説明
する。

本例ではアノード領域からｎ−のチャネル領域に注入す
る正孔を制限することにより、ゲート領域の電位の不均
衡を小さくシ、破壊耐量を向上させたものである。実施
例１との相違点につき説明し、同一部分には同一符号を
付して説明は省略する。″ アノード電極１１よりｐｏのアノード領域１２を通して
ｎ−のチャネル領域１３に突出して、あるいは該アノー
ド領域１２に、おおよそ一致して複数のｎ゛の制限領域
２１を形成した。

しかして、上記ｓＩ’ｒｈｙにおいて、導通状態から遮
断状態としたとき５　ｎ−のチャネル領域１３に存在す
る正孔は、ゲート領域１７および耐圧領域１５を介して
外部へ取り出されるが、同時に、ｎ−のチャネル領域１
３に存在する電子は、前記制限領域２１の作用により取
り出され、アノード領域１２から注入される正孔を急激
に減少、停止させることができる。それ故、前記制限領
域２１およびゲート領域１７に流れる電流は急激に減少
し、安定したスイ・ノチングと同時に電流集中を低下さ
せ、破壊耐量を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、第１発明に係る実施例１の断面図と
正面図、第３図は、第２発明に係る実施例２の断面図、
第４図、第５図は、従来の５ＩＴｈｙの断面図と正面図
である。１．１９・・・カソード領域、　　３．１３・・・チャ
ネル領域４．１２・・・　アノード領域、　　　６．１
１・・・　アノード電極５．１４・・・カソード電極、
　　２．１７・・・ゲート領域９．１８・・・ゲート電
極、　　　１０．２０・・・コンタクト部１５・・・耐
圧領域、２１・・・制限領域８．１６・・・ＳｉＯ□絶
縁層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面にカソード領域およびゲート領域があり、ア
ノード領域は前記両領域にチャネル領域を介して対向す
る位置にある静電誘導型サイリスタにおいて、前記カソ
ード領域より電流を集めるカソード電極の下部に設けた
耐圧領域、又は電流集中による破壊が生じやすい耐圧領
域を前記カソード電極と同電位としたことを特徴とする
静電誘導型サイリスタ。
（２）表面にカソード領域およびゲート領域があり、ア
ノード領域は前記両領域にチャネル領域を介して対向す
る位置にある静電誘導型サイリスタにおいて、前記カソ
ード領域より電流を集めるカソード電極の下部に設けた
耐圧領域、又は電流集中による破壊が生じやすい耐圧領
域を前記カソード電極と同電位とするとともに、前記ア
ノード領域内に配置した制限領域を有してなることを特
徴とする静電誘導型サイリスタ。