JP2801683B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、駆動回路部を含めたMOSゲート付きGTOサイ
リスタ装置の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an improvement of a GTO thyristor device with a MOS gate including a drive circuit unit.
(従来の技術) 第5図は、従来のMOSゲート付きGTOサイリスタとその
駆動回路部の構成を示す。このGTOサイリスタは、高抵
抗のN-ベース層1の一方の面に高濃度のNバッファ層2
を介して設け、P+エミッタ層3が設けられ、他方の面に
は選択的にPベース層4が配設され、このPベース層4
の表面には選択的にN+エミッタ層5が配設されたPNPN構
造を有する。N-ベース層1とN+エミッタ層5に挟まれる
Pベース層4の表面にはゲート絶縁膜6を介してゲート
電極7が配設され、Nエミッタ層5の表面にはカソード
電極8がコンタクト配設され、Pベース層4の表面には
ベース電極9が、コンタクト配設されている。GTOサイ
リスタのオン,オフ制御を行う駆動回路として、カソー
ド電極8とベース電極9の間に第1の駆動回路11が設け
られ、カソード電極8とゲート電極7の間に第2の駆動
回路12が設けられている。(Prior Art) FIG. 5 shows a configuration of a conventional GTO thyristor with a MOS gate and its drive circuit unit. The GTO thyristor, a high-resistance N - high density on one surface of the base layer 1 N buffer layer 2
, A P + emitter layer 3 is provided, and a P base layer 4 is selectively provided on the other surface.
Has a PNPN structure in which an N + emitter layer 5 is selectively disposed on the surface thereof. A gate electrode 7 is provided on the surface of P base layer 4 interposed between N − base layer 1 and N + emitter layer 5 via a gate insulating film 6, and a cathode electrode 8 is in contact with the surface of N emitter layer 5. A base electrode 9 is provided in contact with the surface of the P base layer 4. As a drive circuit for performing ON / OFF control of the GTO thyristor, a first drive circuit 11 is provided between the cathode electrode 8 and the base electrode 9, and a second drive circuit 12 is provided between the cathode electrode 8 and the gate electrode 7. Is provided.
このMOSゲート付きGTOサイリスタのターンオン,ター
ンオフ動作は次の通りである。先ず素子をターンオンさ
せる場合には、第2の駆動回路12により、ゲート電極7
にカソード電極8に対して、正の電圧を印加する。する
と、ゲート絶縁膜6の直下のPベース層4表面に反転層
が生じてNチャンネル形成され、N+エミッタ層5から電
子がN-ベース層1に注入される。これに伴って、P+エミ
ッタ層から正孔がN-ベース1に注入されこの正孔はPベ
ース層4を通ってN+エミッタ層5にコレクトされる。こ
の時、N+エミッタ層5から電子が直接Pベース層4に注
入されN-ベース層1にコレクトされてターンオンする。
この時、より高速のターンオン動作をさせるためには、
第1の駆動回路11によってベース電極9にカソード電極
8に対して、零又は正の電圧を印加すれば良い。ベース
電極9に正の電圧を印加するとPベース層4とN+エミッ
タ層5とからなるPN接合には順方向バイアス電圧が印加
され、これによってN+エミッタ層5からの電子注入が促
進されるからである。The turn-on and turn-off operations of this GTO thyristor with MOS gate are as follows. First, when the element is turned on, the second driving circuit 12 causes the gate electrode 7 to be turned on.
, A positive voltage is applied to the cathode electrode 8. Then, an inversion layer is formed on the surface of the P base layer 4 immediately below the gate insulating film 6 to form an N channel, and electrons are injected into the N − base layer 1 from the N + emitter layer 5. Along with this, holes are injected into the N − base 1 from the P + emitter layer, and the holes are collected by the N + emitter layer 5 through the P base layer 4. At this time, electrons are directly injected from the N + emitter layer 5 into the P base layer 4, collected by the N − base layer 1 and turned on.
At this time, in order to perform a faster turn-on operation,
The first drive circuit 11 may apply a zero or positive voltage to the base electrode 9 and the cathode electrode 8. When a positive voltage is applied to the base electrode 9, a forward bias voltage is applied to the PN junction formed by the P base layer 4 and the N + emitter layer 5, thereby promoting electron injection from the N + emitter layer 5. Because.
次にターンオフについて述べる。先ず、第1の駆動回
路11によって、ベース電極9にカソード電極8に対し、
負の電圧を印加する。すると、N+エミッタ層5とベース
層9とのPN接合には逆方向バイアス電圧が印加されるの
でPベース層4及びN-ベース層1に蓄積していた正孔
は、ベース電極9に排出され、徐々にN+エミッタ層5と
Pベース4間の接合が回復してやがてN+エミッタ層5か
らのPベース層4への電子の注入は停止する。次で第2
の駆動回路12によりゲート電極7に零又は負電圧を与え
るとゲート絶縁膜6直下の反転層が消失し、N+エミッタ
層5からN-ベース層1への電子の注入は完全に停止す
る。特にターンオフ動作を速める為には、ゲート電極7
に負のバイアス電圧を与えてゲート容量の電荷を速やか
に排出させることが必要となる。この後、ベース電極9
に印加している逆方向バイアス電圧により素子に蓄積し
ていた正孔が完全に消滅すると素子はターンオフする。Next, turn-off will be described. First, the first drive circuit 11 causes the base electrode 9 to
Apply a negative voltage. Then, since a reverse bias voltage is applied to the PN junction between the N + emitter layer 5 and the base layer 9, holes accumulated in the P base layer 4 and the N − base layer 1 are discharged to the base electrode 9. Then, the junction between the N + emitter layer 5 and the P base 4 is gradually recovered, and the injection of electrons from the N + emitter layer 5 into the P base layer 4 is stopped. Next is the second
When a zero or negative voltage is applied to the gate electrode 7 by the drive circuit 12, the inversion layer immediately below the gate insulating film 6 disappears, and the injection of electrons from the N + emitter layer 5 to the N − base layer 1 is completely stopped. In particular, in order to accelerate the turn-off operation, the gate electrode 7
, It is necessary to quickly discharge the charge of the gate capacitance by applying a negative bias voltage to the gate. After that, the base electrode 9
When holes accumulated in the device completely disappear due to the reverse bias voltage applied to the device, the device is turned off.
ここで、この様なMOSゲート付きGTOサイリスタを高速
でターンオフする方法の一つは、Pベース層4に印加す
る逆方向バイアス電圧を高くすることである。逆方向バ
イアス電圧を高くしてやると、正孔の排出が早く行なわ
れ、高速のターンオフが可能となる。これにより素子の
電流集中も軽減されターンオフ能力(最大ターンオフ電
流)も増大する。しかし、この方法よりターンオフ動作
の高速化を図ろうとすると、以下のような問題が生じ
る。Here, one method of turning off such a GTO thyristor with a MOS gate at high speed is to increase the reverse bias voltage applied to the P base layer 4. When the reverse bias voltage is increased, holes are quickly discharged, and a high-speed turn-off becomes possible. As a result, the current concentration of the element is reduced, and the turn-off capability (maximum turn-off current) is increased. However, if the speed of the turn-off operation is increased by this method, the following problem occurs.
カソード電極8−ベース電極9間に印加する高電圧の
逆方向バイアス電圧は、ゲート電極7−カソード電極8
間の電圧が零、即ち第2の駆動回路12が短絡のとき、そ
のままベース電極9−ゲート電極7間にも印加され、高
電界によってゲート絶縁膜6を破壊する恐れがある。A high reverse bias voltage applied between the cathode electrode 8 and the base electrode 9 is applied to the gate electrode 7 and the cathode electrode 8.
When the voltage between them is zero, that is, when the second drive circuit 12 is short-circuited, it is also applied between the base electrode 9 and the gate electrode 7 as it is, and the gate insulating film 6 may be broken by a high electric field.
ゲート容量の電荷を速やかに排出させるには、ゲート
電極7−カソード電極8間に負バイアス電圧を印加する
必要があるが、ゲート電極7−カソード電極8間にはP
ベース層4とN+エミッタ層5とからなるPN接合ダイオー
ドが直列に入る。このPN接合ダイオードは、Pベース層
4−N+エミッタ層5間の逆バイアスを考慮しなくても、
ゲート電極7−Pベース層4の間に有効に電圧が印加さ
れるのを阻止する働きをする。実際にはPベース層4−
N+エミッタ層5間には逆バイアスが印加され、これがゲ
ート電極7−Pベース層4間の電界を相殺する極性とな
っているから、ゲート電極7−Pベース層4間の電界を
十分大きくするためには、ゲート電極7−カソード電極
8間に印加する逆方向バイアス電圧を十分に高くする必
要がある。To quickly discharge the charge of the gate capacitance, it is necessary to apply a negative bias voltage between the gate electrode 7 and the cathode electrode 8.
A PN junction diode composed of the base layer 4 and the N + emitter layer 5 enters in series. This PN junction diode can be used without considering the reverse bias between the P base layer 4 and the N + emitter layer 5.
It functions to prevent a voltage from being effectively applied between the gate electrode 7 and the P base layer 4. Actually, the P base layer 4-
Since a reverse bias is applied between the N + emitter layers 5 and has a polarity that cancels the electric field between the gate electrode 7 and the base layer 4, the electric field between the gate electrode 7 and the base layer 4 is sufficiently large. To do so, the reverse bias voltage applied between the gate electrode 7 and the cathode electrode 8 needs to be sufficiently high.
この結果、ゲート電極7−N+エミッタ層5の間でゲー
ト絶縁膜6に極めて大きい電界がかかることにより、ゲ
ート絶縁膜6が破壊する恐れが生じる。As a result, when a very large electric field is applied to the gate insulating film 6 between the gate electrode 7-N + emitter layer 5, the gate insulating film 6 may be broken.
Pベース層4とN+エミッタ層5の間に高い逆バイアス
を印加するためには、その接合阻止電圧を十分高いもの
としなければならない。In order to apply a high reverse bias between the P base layer 4 and the N + emitter layer 5, the junction blocking voltage must be sufficiently high.
(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来のMOSゲート付きGTOサイリスタの駆
動法では、高速のターンオフを実現しようとするとゲー
ト絶縁膜が破壊される場合が生じるという問題があっ
た。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional method of driving a GTO thyristor with a MOS gate has a problem that the gate insulating film may be destroyed in order to realize high-speed turn-off.
本発明は、このような問題を解決したMOSゲート付きG
TOサイリスタ装置を提供することを目的とする。The present invention solves such a problem by using a G-gate with a MOS gate.
The purpose is to provide a TO thyristor device.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に関わるMOSゲート付きGTOサイリスタ装置は、
Pベース制御信号をカソード電極の電位を基準にして与
える第1の駆動回路に対し、ゲート電極に制御信号を与
える第2の駆動回路をベース電極の電位を基準とするよ
うに接続したことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A GTO thyristor device with a MOS gate according to the present invention comprises:
A second drive circuit for supplying a control signal to the gate electrode is connected to a first drive circuit for supplying the P base control signal with reference to the potential of the cathode electrode, with reference to the potential of the base electrode. And
(作用) このような駆動回路接続によりMOSゲート付きGTOサイ
リスタを動作させると、ベース電極−カソード電極間に
印加されるバイアス電圧とゲート電極−ベース電極間に
印加されるバイアス電圧はそれぞれ電位の基準が異なる
ので、ゲート電極−ベース電極間にはベース電極−カソ
ード電極間の電圧が印加されなくなる。この結果ゲート
絶縁膜の破壊をまねくことなく高い逆方向バイアス電圧
をベース電極−カソード電極間に印加でき高速ターンオ
フが可能となる。(Operation) When the GTO thyristor with the MOS gate is operated by the connection of the driving circuit, the bias voltage applied between the base electrode and the cathode electrode and the bias voltage applied between the gate electrode and the base electrode are each a reference voltage. Therefore, no voltage is applied between the base electrode and the cathode electrode between the gate electrode and the base electrode. As a result, a high reverse bias voltage can be applied between the base electrode and the cathode electrode without destruction of the gate insulating film, and high-speed turn-off can be performed.
(実施例) 以下、本発明の実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described.
第1図は、本発明の一実施例である。従来例である第
5図と対応する部分には第5図と同一符号を付して詳細
な説明は省略する。本実施例の素子構造は従来と同じで
ある。異なる点は、ゲート電極7に制御信号を与える第
2の駆動回路12の接続法である。第2の駆動回路12は、
ゲート電極7とベース電極9の間に設けられ、ベース電
極9を電位の基準としてゲート電極7に制御信号を与え
るように構成されている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The same reference numerals as in FIG. 5 denote the same parts as in FIG. 5, which is a conventional example, and a detailed description thereof will be omitted. The element structure of the present embodiment is the same as the conventional one. The difference is in the method of connecting the second drive circuit 12 for supplying a control signal to the gate electrode 7. The second drive circuit 12
It is provided between the gate electrode 7 and the base electrode 9, and is configured to supply a control signal to the gate electrode 7 using the base electrode 9 as a potential reference.
本実施例でのGTOサイリスタのターンオン,ターンオ
フ動作は次ぎのようにして行われる。ターンオン時は、
ゲート電極7にベース電極9に対して正の電圧を印加す
る。すると、従来例で述べたようにゲート電極7直下の
Pベース4表面に反転層が発生し、N+エミッタ層5から
層N-ベース層1に電子の注入がおこり素子はターンオン
する。この時、ベース電極9にカソード電極8に対して
従来例と同様に正の電圧を印加しても良い。The turn-on and turn-off operations of the GTO thyristor in this embodiment are performed as follows. At turn-on,
A positive voltage is applied to the gate electrode 7 with respect to the base electrode 9. Then, as described in the conventional example, an inversion layer is generated on the surface of the P base 4 immediately below the gate electrode 7, electrons are injected from the N + emitter layer 5 into the layer N - base layer 1, and the element is turned on. At this time, a positive voltage may be applied to the base electrode 9 with respect to the cathode electrode 8 as in the conventional example.
次にターンオフ時は、第1の駆動回路11により、ベー
ス電極9にカソード電極8に対して負の電圧を印加す
る。これは従来と同じであり素子内部の挙動も従来と変
わりない。次に第2の駆動回路12により、ゲート電極7
にベース電極9に対し負の電圧を印加する。ここで、ゲ
ート電極7に与える零または負の電圧は、ベース電極9
を基準にしているため、ベース電極9−カソード電極8
間に印加した逆方向バイアス電圧は、ゲート電極7−ベ
ース電極9間の電圧には何の影響も与えない。したがっ
てベース電極9−カソード電極8に印加した電圧により
ゲート絶縁膜6が破壊されることはなくなりベース電極
9−カソード電極8間の負方向バイアス電圧を高くして
高速ターンオフ動作を実現することが可能となる。また
ゲート電極7−ベース電極9間に印加する逆方向バイア
ス電圧が低くてもPベース層4の反転層が容易に消失す
るので、やはりゲート絶縁膜6の破壊をもたらすことな
く、高速のターンオフが可能となる。Next, at the time of turn-off, the first drive circuit 11 applies a negative voltage to the base electrode 9 with respect to the cathode electrode 8. This is the same as the conventional one, and the behavior inside the element is the same as the conventional one. Next, the gate electrode 7 is driven by the second driving circuit 12.
, A negative voltage is applied to the base electrode 9. Here, the zero or negative voltage applied to the gate electrode 7 is
, The base electrode 9-the cathode electrode 8
The reverse bias voltage applied between them has no effect on the voltage between the gate electrode 7 and the base electrode 9. Therefore, the gate insulating film 6 is not destroyed by the voltage applied between the base electrode 9 and the cathode electrode 8, and the high-speed turn-off operation can be realized by increasing the negative bias voltage between the base electrode 9 and the cathode electrode 8. Becomes In addition, even if the reverse bias voltage applied between the gate electrode 7 and the base electrode 9 is low, the inversion layer of the P base layer 4 easily disappears, so that the gate insulating film 6 is not broken and a high-speed turn-off can be achieved. It becomes possible.
以上により、ターンオフ能力が増大する。 As described above, the turn-off ability increases.
第2図は、第2の実施例で第1の実施例を改良したも
のである。この実施例では、第1の駆動回路11とベース
電極9の間を接続するリード線13と、第2の駆動回路12
とベース電極9の間を接続するリード線14とがそれぞれ
別個独立に設けられている。FIG. 2 shows a modification of the first embodiment in the second embodiment. In this embodiment, a lead wire 13 connecting between the first drive circuit 11 and the base electrode 9 and a second drive circuit 12
And a lead wire 14 for connecting between the base electrode 9 are provided separately and independently.
通常この種の素子は通常気密された外囲器に納められ
ておりベース電極9及びゲート電極7はアルミ線等のリ
ード線で外囲器に導かれている。しかし、第1図に示す
ように、ベース電極9から取出されたリード線がベース
電極9−ゲート電極7に与える信号線とベース電極9−
カソード電極8間に与える信号線とを共用している場合
には次のような問題が発生する。素子をターンオフする
場合、このベース電極9から取出されたリード線は大電
流が流れ、リード線の不具合によってはこのリード線が
損消する。この時、素子を直列にして使用していた場
合、この素子はターンオフしなくなり、装置の全電圧が
このリード線が損消した素子に印加された素子は破壊に
至る。ところが第2図のように第1の駆動回路11用のリ
ード線13と第2の駆動回路12用のリード線14とを独立に
設けておけばこのような問題はなくなる。つまりゲート
電極に与える信号線用のリード線には大電流は流れず損
消する恐れはなく、ベース電極9−カソード電極8間に
与える信号用のリード線13が損消しても、ターンオフは
不可能となるがターンオンは可能であるため素子の破壊
は防止できる。Usually, this type of element is housed in a hermetically sealed envelope, and the base electrode 9 and the gate electrode 7 are led to the envelope by lead wires such as aluminum wires. However, as shown in FIG. 1, the lead wire taken out from the base electrode 9 is connected to the base electrode 9 -the signal line applied to the gate electrode 7 and the base electrode 9-.
When the signal line provided between the cathode electrodes 8 is shared, the following problem occurs. When the element is turned off, a large current flows through the lead wire taken out from the base electrode 9, and the lead wire is lost depending on a defect of the lead wire. At this time, if the element was used in series, the element would not turn off and the entire voltage of the device would be destroyed if the element was applied to the element whose lead was extinguished. However, if the lead wire 13 for the first drive circuit 11 and the lead wire 14 for the second drive circuit 12 are provided independently as shown in FIG. In other words, a large current does not flow through the signal lead provided to the gate electrode, and there is no danger of loss. Even if the signal lead 13 provided between the base electrode 9 and the cathode electrode 8 is lost, turn-off does not occur. Although the device can be turned on, the device can be prevented from being destroyed.
第3図は、第3の実施例で、Pベース層4内に主エミ
ッタ層5とゲート電極7の間に補助エミッタ層51を設
け、ベース電極9を補助エミッタ層51とPベース層4の
双方にコンタクトさせている。第1、第2の駆動回路1
1,12の接続法は、前の実施例と同じである。この素子の
制御動作は、基本的には前の実施例と同じである。但
し、ターンオンの機構が前の素子と若干異なる。ゲート
電極7に正の電圧を印加するとゲート電極7直下のPベ
ース層4の表面に反転層が発生し、補助エミッタ層51か
らN-ベース層1に電子が注入される。これに伴いPエミ
ッタ層4からN-ベース層1に正孔が注入され、これが主
エミッタ層5に入ると主エミッタ層5から電子が直接P
ベース層4を通してN-ベース層1に注入されてこの素子
はターンオン状態となる。ここで補助エミッタ51からの
電子注入は、ベース電極9により補助エミッタ層51とP
ベース層4が短絡されているために、反転層を通しての
み行われ、ラッチアップしないようになっている。ター
ンオフは前の実施例と同様である。ここで、この実施例
の場合ゲート電極7は、補助エミッタ層51とN-ベース層
1とに挟まれるPベース層4表面上とN-ベース層1の露
出する表面上にのみに設けられており、ベース電極9−
カソード電極8間に印加した電圧は、ゲート絶縁膜6に
印加されることは一切ない。FIG. 3 shows a third embodiment in which an auxiliary emitter layer 51 is provided between a main emitter layer 5 and a gate electrode 7 in a P base layer 4, and a base electrode 9 is formed between the auxiliary emitter layer 51 and the P base layer 4. I have contacted both. First and second drive circuits 1
The connection methods 1 and 12 are the same as in the previous embodiment. The control operation of this element is basically the same as in the previous embodiment. However, the turn-on mechanism is slightly different from the previous element. When a positive voltage is applied to the gate electrode 7, an inversion layer is generated on the surface of the P base layer 4 immediately below the gate electrode 7, and electrons are injected from the auxiliary emitter layer 51 into the N − base layer 1. Accordingly, holes are injected from the P emitter layer 4 into the N − base layer 1, and when the holes enter the main emitter layer 5, electrons are directly injected from the main emitter layer 5 into the P − base layer 1.
This element is injected into the N − base layer 1 through the base layer 4 to turn on the device. Here, electrons are injected from the auxiliary emitter 51 by the base electrode 9 and the auxiliary emitter layer 51
Since the base layer 4 is short-circuited, it is performed only through the inversion layer, so that the latch-up does not occur. The turn-off is the same as in the previous embodiment. Here, in the case of this embodiment, the gate electrode 7 is provided only on the surface of the P base layer 4 sandwiched between the auxiliary emitter layer 51 and the N − base layer 1 and on the exposed surface of the N − base layer 1. And the base electrode 9-
The voltage applied between the cathode electrodes 8 is never applied to the gate insulating film 6.
第1図および第2図の実施例では、N+エミッタ5上に
重なるゲート絶縁膜6には、ベース電極9−カソード電
極8間に印加する電圧からベース電極9−ゲート電極7
間に印加する電圧を差し引いた電圧が印加され、N+エミ
ッタ層5と接触する部分のゲート絶縁膜6破壊が生じる
恐れがある。しかし、この実施例においては補助エミッ
タ層51とPベース層4は短絡されいてるからこの様な問
題は発生しない。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the gate insulating film 6 overlying the N + emitter 5 is provided with the base electrode 9 and the gate electrode 7 from the voltage applied between the base electrode 9 and the cathode electrode 8.
A voltage obtained by subtracting the voltage applied therebetween is applied, and there is a possibility that the gate insulating film 6 in a portion in contact with the N + emitter layer 5 is broken. However, in this embodiment, such a problem does not occur because the auxiliary emitter layer 51 and the P base layer 4 are short-circuited.
第4図は、第3図の実施例をさらに改良したもので、
N+エミッタ層5をP-又はN-の低濃度層40で、取囲み、さ
らにこの低濃度層40をP+層41,42で取囲むように構成し
てある。このように構成すると、ベース電極9−カソー
ド電極8間の阻止電圧が向上し、ターンオフ時のベース
電極9−カソード電極8間に印加する電圧をより高くす
ることができより高速のターンオフが可能となる。FIG. 4 shows a further improvement of the embodiment of FIG.
The N + emitter layer 5 is surrounded by a P − or N − low concentration layer 40, and the low concentration layer 40 is further surrounded by P + layers 41 and 42. With this configuration, the blocking voltage between the base electrode 9 and the cathode electrode 8 is improved, and the voltage applied between the base electrode 9 and the cathode electrode 8 at the time of turn-off can be made higher, so that a faster turn-off can be performed. Become.
本発明は上記実施例に限られるものではない。例えば
第3図、第4図の実施例について、ベース電極9から第
1、第2の駆動回路11、22へのリード線を第2図の実施
例のように個別にしても良い。また実施例で示した各部
の導電型をすべて逆にした素子にも本発明を適用でき
る。又、単結晶層を酸化膜で囲んだ誘電体分離構造の基
板に形成した素子、さらに、アノード領域をカソード領
域と同一面に形成した接型の素子にも適用できる。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the lead wires from the base electrode 9 to the first and second drive circuits 11 and 22 may be separated as in the embodiment shown in FIG. Further, the present invention can be applied to an element in which the conductivity type of each part shown in the embodiment is reversed. Further, the present invention can be applied to a device in which a single crystal layer is formed on a substrate having a dielectric isolation structure surrounded by an oxide film, and a contact type device in which an anode region is formed on the same surface as a cathode region.
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ゲート絶縁膜を破
壊することなくベース電極−カソード電極間に高い逆方
向バイアス電圧を印加することが可能になり、高速ター
ンオフが可能でターンオフ能力の高いMOSゲート付きGTO
装置を提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a high reverse bias voltage can be applied between a base electrode and a cathode electrode without breaking a gate insulating film, and a high-speed turn-off can be achieved. GTO with MOS gate with high turn-off capability
An apparatus can be provided.
第1図は、本発明の第1の実施例の構成を示す図、第2
図は、本発明の第2の実施例の構成を示す図、第3図
は、本発明の第3の実施例の構成を示す図、第4図は、
本発明の第4の実施例の構成を示す図、第5図は、従来
例の構成を示す図である。 1……N-ベース層,2……Nバッファ層,3……P+エミッタ
層,4……Pベース層,5……N+エミッタ層,6……ゲート絶
縁膜,7……ゲート電極,8……カソード電極,9……ベース
電極,10……アノード電極,11……第1の駆動回路,12…
…第2の駆動回路,13,14……リード線,40……P-又はN-
の低濃度層,41,42……P+層,51……補助エミッタ層。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional example. 1 ... N - base layer, 2 ... N buffer layer, 3 ... P + emitter layer, 4 ... P base layer, 5 ... N + emitter layer, 6 ... Gate insulating film, 7 ... Gate electrode , 8 ... cathode electrode, 9 ... base electrode, 10 ... anode electrode, 11 ... first drive circuit, 12 ...
... second driving circuit, 13, 14 ...... lead, 40 ...... P - or N -
Low-concentration layer, 41, 42 ... P + layer, 51 ... auxiliary emitter layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/74 - 29/749──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 29/74-29/749
Claims (4)
層,第1導電型ベース層および第2導電型エミッタ層の
4層構造を有し、第1導電型エミッタ層に第1の主電
極,第2導電型エミッタ層に第2の主電極,第1導電型
ベース層にベース電極がそれぞれ設けられ、かつ前記第
1導電型ベース層表面の前記第2導電型ベース層と前記
第2導電型エミッタ層により挟まれた領域にMOS構造の
ゲート電極が設けられたMOSゲート付きGTOサイリスタ
と、 前記第2の主電極と前記ベース電極との間に接続されて
前記第2の主電極を基準として前記ベース電極に制御信
号を供給する第1の駆動回路と、 前記ベース電極と前記ゲート電極との間に接続されて前
記ベース電極を基準として前記ゲート電極に制御信号を
供給する第2の駆動回路と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。A first conductive type emitter layer, a second conductive type base layer, a first conductive type base layer, and a second conductive type emitter layer, wherein the first conductive type emitter layer has a first conductive type emitter layer; A second main electrode is provided on the main electrode and the second conductive type emitter layer, and a base electrode is provided on the first conductive type base layer, respectively, and the second conductive type base layer and the second conductive type base layer on the surface of the first conductive type base layer are provided. A GTO thyristor with a MOS gate in which a gate electrode of a MOS structure is provided in a region sandwiched between two conductive type emitter layers; and a second main electrode connected between the second main electrode and the base electrode. A first drive circuit for supplying a control signal to the base electrode on the basis of a second drive circuit connected between the base electrode and the gate electrode and supplying a control signal to the gate electrode on the basis of the base electrode And a driving circuit of The semiconductor device according to claim.
層,第1導電型ベース層および第2導電型エミッタ層の
4層構造を有し、第1導電型エミッタ層に第1の主電
極,第2導電型エミッタ層に第2の主電極,第1導電型
ベース層およびその表面に形成された第2導電型補助エ
ミッタ層に跨がるベース電極がそれぞれ設けられ、かつ
前記第1導電型ベース層表面の前記第2導電型ベース層
と前記第2導電型補助エミッタ層により挟まれた領域に
MOS構造のゲート電極が設けられたMOSゲート付きGTOサ
イリスタと、 前記第2の主電極と前記ベース電極との間に接続されて
前記第2の主電極を基準として前記ベース電極に制御信
号を供給する第1の駆動回路と、 前記ベース電極と前記ゲート電極との間に接続されて前
記ベース電極を基準として前記ゲート電極に制御信号を
供給する第2の駆動回路と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。2. A first conductive type emitter layer, a second conductive type base layer, a first conductive type base layer, and a second conductive type emitter layer having a four-layer structure. The main electrode and the second conductive type emitter layer are provided with a second main electrode, a first conductive type base layer, and a base electrode extending over the second conductive type auxiliary emitter layer formed on the surface thereof. In a region between the second conductive type base layer and the second conductive type auxiliary emitter layer on the surface of the one conductive type base layer
A GTO thyristor with a MOS gate provided with a gate electrode having a MOS structure, and a control signal connected between the second main electrode and the base electrode and supplying a control signal to the base electrode based on the second main electrode. A first drive circuit connected between the base electrode and the gate electrode, and a second drive circuit for supplying a control signal to the gate electrode with reference to the base electrode. Semiconductor device.
電型または第2導電型の低不純物濃度層が形成されてい
る請求項2記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a low impurity concentration layer of a first conductivity type or a second conductivity type is formed around said second conductivity type emitter layer.
続するリード線と、前記第2の駆動回路と前記ベース電
極を接続するリード線とが互いに独立に設けられている
請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。4. A lead wire connecting the first drive circuit and the base electrode and a lead wire connecting the second drive circuit and the base electrode are provided independently of each other. 3. The semiconductor device according to any one of 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25488389A JP2801683B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25488389A JP2801683B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116977A JPH03116977A (en) | 1991-05-17 |
| JP2801683B2 true JP2801683B2 (en) | 1998-09-21 |
Family
ID=17271161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25488389A Expired - Fee Related JP2801683B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801683B2 (en) |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25488389A patent/JP2801683B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03116977A (en) | 1991-05-17 |
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