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JPS582459B2 - reverse conducting thyristor - Google Patents
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JPS582459B2 - reverse conducting thyristor - Google Patents

reverse conducting thyristor

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JPS582459B2
JPS582459B2 JP5905175A JP5905175A JPS582459B2 JP S582459 B2 JPS582459 B2 JP S582459B2 JP 5905175 A JP5905175 A JP 5905175A JP 5905175 A JP5905175 A JP 5905175A JP S582459 B2 JPS582459 B2 JP S582459B2
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thyristor
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diode
reverse conduction
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JP5905175A
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蒲生浩
小田勝啓
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は逆導通サイリスタに関し、特に比較的大きい
電流容量を有し、改良されたスイッチング特性を備えた
逆導通サイリスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to reverse conducting thyristors, and more particularly to reverse conducting thyristors having relatively large current carrying capacity and improved switching characteristics.

相異なる導電形の2層から成る半導体整流装置(ダイオ
ード)にオン電流を通電し、外部回路により強制的に順
方向電流を遮断する(以下転流と記述する)と逆方向に
比較的短かいパルス幅の電流が流れることがよく知られ
ている。
When an on-current is passed through a semiconductor rectifier (diode) consisting of two layers of different conductivity types, and the forward current is forcibly interrupted by an external circuit (hereinafter referred to as commutation), a relatively short period of time is generated in the reverse direction. It is well known that pulse-width currents flow.

この電流は半導体中に蓄積された少数キャリャの逆流に
よるものであり回復電流とよばれている。
This current is due to the reverse flow of minority carriers accumulated in the semiconductor and is called a recovery current.

第1図は転流時におけるダイオードの電流・電圧波形を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing current and voltage waveforms of a diode during commutation.

時間T1の間、順方向電流元が流れ、転流時(時間T2
の間)に回復電流[有])が流れる電流波形が実線で示
されている。
During time T1, the forward current source flows, and during commutation (time T2
The current waveform in which the recovery current [present] flows during the period) is shown by a solid line.

一方、逆方向電圧(C)は回復電流(B)がピークを示
す時点tnの付近でかなり急峻に立ち上がり、ピークV
R(p)をむかえた後、再び下降して定常値VRになる
のが一般的であり、これが点線で示されている。
On the other hand, the reverse voltage (C) rises quite steeply near the time tn when the recovery current (B) reaches its peak, and peaks at V
After reaching R(p), it generally falls again and reaches the steady value VR, which is shown by the dotted line.

さて逆方向電圧(C)のたち上り傾斜dv/dtおよび
ピーク値VR(p)は、転流始における順方向電流の減
小速度di/dtや回復電荷QR (図中の斜線で示し
た面積に相当するもの)が増加すると著しく高くなるが
、この他、回復電流の減少速度( di/dt)rにも
同様な強い依存性をもっていることが特徴としてあげら
れる。
Now, the rising slope dv/dt and the peak value VR (p) of the reverse voltage (C) are the decreasing rate di/dt of the forward current at the start of commutation and the recovery charge QR (the area indicated by diagonal lines in the figure). (equivalent to ) increases significantly, but another characteristic is that it has a similar strong dependence on the rate of decrease of the recovery current (di/dt)r.

ここで回復電流(E3)と蓄積キャリャとの関係を考察
する必要がある。
Here, it is necessary to consider the relationship between the recovery current (E3) and accumulated carriers.

具体例としてp+n接合構造のダイオードについて、回
復電流波形を決定するn領域(高比抵抗層)の蓄積キャ
リャ濃度分布の時間変化を第2図に示す。
As a specific example, FIG. 2 shows temporal changes in the accumulated carrier concentration distribution in the n region (high resistivity layer), which determines the recovery current waveform, for a diode with a p+n junction structure.

各曲線p(x,tc),p(x,t1)・・・,p(x
,tn)は、時間T2の範囲で変化する少数キャリャ(
正孔)濃度を表わしている。
Each curve p(x, tc), p(x, t1)..., p(x
, tn) is a minority carrier (
(holes) concentration.

p(x,tc)はダイオードを流れる電流が順方向から
逆方向へ転じる時刻tcでの正孔濃度である。
p(x, tc) is the hole concentration at time tc when the current flowing through the diode changes from the forward direction to the reverse direction.

時刻tc以降はp+側からの正孔の注入がなくなるので
pn接合近傍の正孔は拡散してpn接合でp+側へ帰引
される。
After time tc, holes are no longer injected from the p+ side, so holes near the pn junction are diffused and returned to the p+ side at the pn junction.

このようにして少数キャリャ分布は時間とともにp(x
,t1),p(x,t2),p(x,t3)と変化し、
時刻tpでだいたいp(x,t4)の分布になる。
In this way, the minority carrier distribution changes over time with p(x
, t1), p(x, t2), p(x, t3),
At time tp, the distribution is approximately p(x, t4).

さらに時刻t5,…,tnになるとp(x,t5),…
,p(x,tn)になり回復電荷は徐々に減少していく
ことになる。
Furthermore, at time t5,...,tn, p(x, t5),...
, p(x, tn), and the recovered charge gradually decreases.

すなわち回復電流は半導体中の少数キャリャの拡散現象
に基づくものであるからQRは少数キャリャ寿命に依存
することがわかる。
That is, since the recovery current is based on the diffusion phenomenon of minority carriers in the semiconductor, it can be seen that QR depends on the minority carrier lifetime.

さてダイオードの実用性において、前述したように転流
時に発生する急峻な逆方向電圧パルスは好ましくない現
象をひきおこすことが度々ある。
Now, in the practical use of diodes, as mentioned above, steep reverse voltage pulses generated during commutation often cause undesirable phenomena.

たとえばピーク値VR(p)がダイオードの耐圧をこえ
ると素子の永久破壊に至るという決定的問題がおきる。
For example, if the peak value VR(p) exceeds the withstand voltage of the diode, a decisive problem arises that the device will be permanently destroyed.

さらに一般的で重要な例としては、ダイオードとサイリ
スタとを逆並列で使用した場合、ダイオードに発生する
逆方向電圧はサイリスクにとって順方向となるのでdv
/dtやVR(p)がある限界値をこえるとサイリスク
がターンオン失敗し、時にはサイリスクが永久的ダメー
ジを受けるということがあげられる。
A more common and important example is that when a diode and a thyristor are used in antiparallel, the reverse voltage generated in the diode is forward to the thyristor, so dv
If /dt or VR(p) exceeds a certain limit value, Cylisk will fail to turn on, and in some cases, Cylisk will suffer permanent damage.

特に最近インバータやチョツパ等の応用分野に頻繁に実
用化されつつある逆導通サイリスクにとってダイオード
側の転流時に発生する逆方向電圧パルスは素子性能を大
きく左右するものである。
In particular, for reverse conduction silices, which have recently been put into practical use in applications such as inverters and choppers, the reverse voltage pulse generated during commutation on the diode side has a large effect on device performance.

dv/dtやVR(p)を低くするにはdi/dtを一
定値以下におさえたり半導体中の少数キャリャ寿命を短
縮してQrを減少させることがある程度効果的であるが
、前者では回路条件の制約があり、また後者では耐圧の
低下や順方向電圧降下の増大等素子性能低下につながる
ことなどの理由により対策には限界がある。
In order to lower dv/dt and VR(p), it is effective to some extent to reduce Qr by keeping di/dt below a certain value or by shortening the lifetime of minority carriers in the semiconductor, but the former depends on the circuit conditions. However, there are limitations to countermeasures because the latter leads to deterioration in element performance such as a decrease in breakdown voltage and an increase in forward voltage drop.

この他、急峻な電圧パルスを吸収するため素子をコンデ
ンサと抵抗との直列接続回路(以下CRアブゾーバと記
す)でシャン卜する方法がある。
In addition, there is a method in which the element is shunted with a series connection circuit (hereinafter referred to as CR absorber) of a capacitor and a resistor in order to absorb steep voltage pulses.

例えば第3図にCRアブゾーバを用いた逆導通サイリス
タの例を示す。
For example, FIG. 3 shows an example of a reverse conducting thyristor using a CR absorber.

しかしコンデンサCの導入は、逆導通サイリスタのター
ンオン時におけるdi/dtを増大させることになるの
でCはある程度以下に、Rはある程度以上に設定する必
要がありアブゾーバの効果には限界がある。
However, since the introduction of the capacitor C increases the di/dt when the reverse conduction thyristor is turned on, C needs to be set below a certain level and R needs to be set above a certain level, and there is a limit to the effectiveness of the absorber.

それ故に、この発明の主たる目的は以上のような従来方
法の欠点を除去し、ダイオードの他の特性を損うことな
く転流時に発生する急峻な電圧パルスdv/dt,VR
(p)を低くすることが可能な素子構造を有する逆導通
サイリスタを提供することである。
Therefore, the main purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional method and reduce the steep voltage pulses dv/dt, VR generated during commutation without impairing other characteristics of the diode.
An object of the present invention is to provide a reverse conduction thyristor having an element structure capable of lowering (p).

この発明のその他の目的および特徴は図面を参照して行
なう以下の詳細な説明からより一層明らかとなろう。
Other objects and features of the invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the drawings.

この発明は、概説すれば、pn2層から成るダイオード
領域を有する半導体装置において高濃度層側の表面に電
極を接続する部分と電極を接続しない多数の部分を設け
、後者が前者の中に点在するように配置される構造を採
用することにより、回復電流の減少速度〔第1図の(d
i/dt)r)を小さくしてdv/dtやVR(p)を
低くすることにある。
Briefly speaking, this invention provides a semiconductor device having a diode region made of a pn2 layer, with a portion to which an electrode is connected and a number of portions to which the electrode is not connected on the surface of the high concentration layer, and the latter is dotted within the former. By adopting a structure arranged so that the recovery current decreases [(d
The objective is to reduce dv/dt and VR(p) by reducing i/dt)r).

第4図はこの発明の一実施例であり、逆導通サイリスク
の素子構造と動作の説明図である。
FIG. 4 is an embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of the element structure and operation of a reverse conduction circuit.

第4図aは逆導通サイリスタウエハの構造断面図である
FIG. 4a is a structural sectional view of a reverse conducting thyristor wafer.

このウエハ100は導電形がn形で、比抵抗35〜50
Ω−cmでフローテイングゾーン(Floating
Zone)法によるSiウエハを基板とし、公知の拡散
技術を用いて形成される。
The conductivity type of this wafer 100 is n-type, and the specific resistance is 35 to 50.
Floating zone in Ω-cm
It is formed using a Si wafer as a substrate using a known diffusion technique.

前記逆導通サイリスタウエハ100は、p形エミツタ層
101,n形高不純物濃度ベース層102,n形ベース
層103,p形ベース層104,n形エミツタ層105
のpnpn4層から成るサイリスク部THと、n形ベー
ス層102,n形ベース層103,p形ベース層104
のpn2層から成るダイオード部Dを有している。
The reverse conduction thyristor wafer 100 includes a p-type emitter layer 101, an n-type high impurity concentration base layer 102, an n-type base layer 103, a p-type base layer 104, and an n-type emitter layer 105.
The thyrisk part TH consists of four pnpn layers, an n-type base layer 102, an n-type base layer 103, and a p-type base layer 104.
It has a diode portion D made of a pn2 layer.

ここでn形高不純物濃度ベース層102はエビタキシャ
ル技術を、p形エミツタ層101,p形ベース層104
、およびn形エミツタ層105は拡散技術をそれぞれ用
いて形成されており、n形ベース層103に比較して著
しく高い不純物濃度を有している。
Here, the n-type high impurity concentration base layer 102 is formed using the epitaxial technique, the p-type emitter layer 101, the p-type base layer 104
, and n-type emitter layer 105 are each formed using a diffusion technique, and have a significantly higher impurity concentration than n-type base layer 103.

このようにして形成された逆導通サイリスタウエハの不
純物濃度や拡散深さ等については、公知技術としてよく
知られているところである。
The impurity concentration, diffusion depth, etc. of the reverse conduction thyristor wafer formed in this manner are well known in the art.

すなわち、たとえば「電子展望別冊、最新サイリスタ活
用技術」(誠文堂新光社、和年48年6月15日発行)
の第28頁、第29頁および第33頁ないし第36頁等
に記載されている。
For example, "Electronic Outlook Special Issue, Latest Thyristor Utilization Technology" (Seibundo Shinkosha, published June 15, 1948)
It is described on pages 28, 29, and 33 to 36 of .

この発明は、上記のような公知の逆導通サイリスタウエ
ハを用い、以下に述べるような電極を形成して作った逆
導通サイリスタである 第4図bは第4図aのウエハに基づいて構成された逆導
通サイリスタの構造断面図である。
This invention is a reverse conduction thyristor manufactured by using the above-mentioned known reverse conduction thyristor wafer and forming electrodes as described below. FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure of a reverse conduction thyristor.

逆導通サイリスタウエハ100の第1表面111にはモ
リブデン(Mo)から成るアノード電極112がアルミ
ニウム(Al)箔を鑞材として合金接続され、第2表面
113にはAlから成るゲート電極114とカソード電
極115とが、蒸着法により、それぞれ形成される。
An anode electrode 112 made of molybdenum (Mo) is alloy-connected to a first surface 111 of the reverse conduction thyristor wafer 100 using aluminum (Al) foil as a solder, and a gate electrode 114 and a cathode electrode made of Al are connected to a second surface 113 of the reverse conduction thyristor wafer 100. 115 are formed by a vapor deposition method.

さらに銅(Cu)から成るアノード電極ブロック116
とカソード電極ブロック117とがアノード電極112
とカソード電極115とにそれぞれ圧接されて電流が通
電される。
Furthermore, an anode electrode block 116 made of copper (Cu)
and the cathode electrode block 117 are the anode electrode 112
and the cathode electrode 115, respectively, and current is applied thereto.

例えば直径40mm程度のSiウエハを使用した場合、
サイリスク側が400A程度、ダイオード側が200A
程度の平均電流容量をもつ逆導通サイリスクが得られる
For example, when using a Si wafer with a diameter of about 40 mm,
Approximately 400A on the Sirisk side and 200A on the diode side
A reverse conduction risk with an average current capacity of about

この発明に基づく注目すべき特徴は、カソード電極11
5が、第2表面113すなわちp形べ一ス層104表面
の一部に接続していない部分118を有するように形成
されていることである。
A notable feature based on this invention is that the cathode electrode 11
5 is formed to have a portion 118 that is not connected to a part of the second surface 113, that is, the surface of the p-type base layer 104.

この部分118はダイオード部Dに比較的多数点在する
ように設けられており、理解を容易にするため上側から
みた平面構造図を第4図Cに示す。
A relatively large number of these portions 118 are provided in the diode portion D, and for ease of understanding, a plan view of the structure viewed from above is shown in FIG. 4C.

この電極構造はマスク技術を用いた従来の選択蒸着方法
により比較的容易に実現され得る。
This electrode structure can be realized relatively easily by conventional selective deposition methods using mask techniques.

部分118を小円119とした場合、直径d、小円11
9の間隔で、小円119の配置数Nが本発明構造素子の
重要な設計要素になる。
If the portion 118 is a small circle 119, the diameter d, the small circle 11
The number N of small circles 119 arranged at intervals of 9 is an important design element of the inventive structural element.

ここでこの発明効果を詳細にみるため、第4図bの一構
成部分130を拡大して示した第4図dを参照する。
In order to see the effects of this invention in detail, reference is made to FIG. 4d, which shows an enlarged view of one component 130 of FIG. 4b.

領域Eは両表面の対向する位置に電極112および11
5が接続されたダイオードであり、領域Fは第1表面1
11にだけ電極112が接続されたダイオードである。
Region E has electrodes 112 and 11 at opposing positions on both surfaces.
5 is a connected diode, and region F is the first surface 1
This is a diode in which an electrode 112 is connected only to the electrode 11.

ダイオード部Dが順方向状態すなわち端子Kが正、端子
Aが負の極性の電圧が印加されるとpn接合J2でp形
べース層(PB層)104からN形ベース層(NB層)
103へ多数の正孔が注入され、正孔は拡散現象により
電極112の方向へ走行する。
When the diode part D is in the forward direction, that is, when a voltage is applied with a positive polarity to the terminal K and a negative polarity to the terminal A, the voltage changes from the p-type base layer (PB layer) 104 to the N-type base layer (NB layer) at the pn junction J2.
A large number of holes are injected into the electrode 103, and the holes travel toward the electrode 112 due to a diffusion phenomenon.

しかし、部分118には電極113が接続されていない
ためpB層104の横方向抵抗Rがあり、pn接合の1
−2部分での正孔注入はそれほどおこなわれない。
However, since the electrode 113 is not connected to the portion 118, there is a lateral resistance R of the pB layer 104, and the pn junction
Hole injection in the −2 portion does not occur much.

以上のように領域Eと領域Fでの正孔注入レベルに高低
の差が生じているが、領域Fのn形ベース領域1−2−
3−4には領域Eのn形ベース領域から拡散された正孔
が蓄積され端子Kから端子Aへの電流伝搬に少なからず
寄与する。
As mentioned above, there is a difference in the hole injection level between region E and region F, but the n-type base region 1-2-
Holes diffused from the n-type base region of region E are accumulated in 3-4 and contribute to the current propagation from terminal K to terminal A in no small measure.

正孔(多数キャリャ)の蓄積状態は、符号X方向および
矢符2方向の2方向についてみるとそれぞれ第5図aお
よびbのようになる。
The accumulation state of holes (majority carriers) is as shown in FIGS. 5a and 5b, respectively, when viewed in two directions, the direction of the symbol X and the direction of the arrow 2.

これは第2図に示したp(x,to)と同様な分布であ
る。
This is a distribution similar to p(x, to) shown in FIG.

つぎに外部回路により順方向電流を遮断し、カソードK
−アノードA間電圧極性を逆転しようとすると第1図で
記述したと同様にpn接合J2を通してNB層103の
蓄積キャリャがPB層104へ流れ込んで回復電流とな
る。
Next, the forward current is cut off by an external circuit, and the cathode K
When an attempt is made to reverse the polarity of the voltage between the anode A and the anode A, the carriers accumulated in the NB layer 103 flow into the PB layer 104 through the pn junction J2 and become a recovery current, as described in FIG.

しかしn形ベース領域1−2−3−4に蓄積された少数
ギャリャは横方向抵抗Rがあるため、領域F内でpn接
合J2へ縦方向に流れにくくなり、矢符Hで示すように
領域Fへ横方向成分をもって流れざるを得なくなる。
However, since the minority Gallium accumulated in the n-type base region 1-2-3-4 has a lateral resistance R, it becomes difficult to flow vertically to the pn junction J2 within the region F, and the region It has no choice but to flow to F with a lateral component.

すなわち、拡散距離が長くなるのでこの現象は蓄積時間
を伸ばす効果となってあらわれる。
That is, since the diffusion distance becomes longer, this phenomenon appears as an effect of lengthening the accumulation time.

言いかえるならばn形ベース領域1−2−3−4は従来
のダイオード(領域E)の少数キャリャ蓄積場所を付加
する効果をもち、等価的にベース厚みを増す役目を有す
る。
In other words, the n-type base region 1-2-3-4 has the effect of adding a minority carrier storage location to the conventional diode (region E) and equivalently serves to increase the base thickness.

このとき第1図に示す回復電流(B)の減少速W(di
/dt)rは小さくなり回復時間T2は長くなる。
At this time, the speed of decrease W (di) of the recovery current (B) shown in FIG.
/dt)r becomes smaller and the recovery time T2 becomes longer.

従って逆方向電圧(C)のdv/dt,VR(p)は著
しく低い値におさえることができる。
Therefore, the reverse voltage (C) dv/dt and VR(p) can be kept to extremely low values.

部分118の距離dはn形ベース領域の少数キャリャ拡
散長以上に設定することが好ましい。
It is preferable that the distance d of the portion 118 is set to be greater than or equal to the minority carrier diffusion length of the n-type base region.

本実施例では部分118の径d=0.4mm、部分間距
離1=1mmの寸法で設計製造したが、部分118の総
面積がダイオード部Dの全面積に占める割合をあまり大
きくとると順方向電圧降下の増大をまねくので注意を要
する。
In this embodiment, the diameter d of the portion 118 is 0.4 mm, and the distance between the portions 1 = 1 mm. Care must be taken as this will lead to an increase in voltage drop.

好ましくは部分118の占有面積はダイオードDの全面
積の5%〜25%であればよい。
Preferably, the area occupied by portion 118 is between 5% and 25% of the total area of diode D.

本発明効果を太きくし、他の特性性態を維持するために
は径dを拡散長の数倍程度におさえるのがよく、さらに
望しくは横方向抵抗Rを一層高くするため、第6図aに
示すように部分118の表面部分をエッチング等により
除去しp形ベース層104の厚みを減らしたりするとよ
い。
In order to enhance the effect of the present invention and maintain other characteristics, it is preferable to suppress the diameter d to several times the diffusion length, and more preferably, to further increase the lateral resistance R, as shown in FIG. It is preferable to reduce the thickness of the p-type base layer 104 by removing the surface portion of the portion 118 by etching or the like, as shown in FIG.

また第6図bに示すように部分118の表面部分に酸化
シリコン(SiO2)などの電気的絶縁層121を設け
れば、カソード電極115を全表面に設けることができ
るので、選択蒸着方法を用いないでもよいという利点が
ある。
Furthermore, if an electrically insulating layer 121 such as silicon oxide (SiO2) is provided on the surface of the portion 118 as shown in FIG. The advantage is that you don't need to be there.

本発明の効果をより具体的にするため、本発明の実施例
で得られた逆導通サイリスタと、従来方法による逆導通
サイリスタとの特性比較試験の結果を第7図aおよびb
に示す。
In order to make the effects of the present invention more concrete, the results of a characteristic comparison test between the reverse conduction thyristor obtained in the example of the present invention and the reverse conduction thyristor obtained by the conventional method are shown in Figures 7a and b.
Shown below.

この特性比較試験は、具体的には第3図に示すように、
試験をする2つの逆導通サイリスタにCRアブゾーバ茶
結線し、それぞれの逆導通サイリスタのダイオード部に
、ピーク値電流ID1000A、幅60μsのパルス電
流を流したとき、転流時に発生する逆方向電圧の立上が
り傾斜dv/dtと転流時の逆方向電流の減少速度di
/dtとの関係、および逆方向電圧のピーク値VR(p
)と転流時の順方向電流の減少速度di/dtを、それ
ぞれ第7図aおよび第7図bに示したものである。
Specifically, this characteristic comparison test, as shown in Figure 3,
When the CR absorber brown wire is connected to the two reverse conduction thyristors to be tested and a pulse current of peak value current ID 1000 A and width 60 μs is passed through the diode section of each reverse conduction thyristor, the rise of the reverse voltage that occurs during commutation. Slope dv/dt and rate of decrease in reverse current during commutation di
/dt and the peak value VR(p
) and the rate of decrease di/dt of the forward current during commutation are shown in FIGS. 7a and 7b, respectively.

このときの他の条件、すなわち、逆方向電圧の定常値V
Rは400V,CRアブゾーバの静電容量Cは0.5μ
F、抵抗値Rは10Ωとして測定したものである。
Other conditions at this time, namely, the steady value of the reverse voltage V
R is 400V, CR absorber capacitance C is 0.5μ
F and resistance value R were measured at 10Ω.

第7図aおよびbにおいて、曲線1は従来の逆導通サイ
リスタ、曲線2は本発明による逆導通サイリスタの測定
結果である。
In FIGS. 7a and 7b, curve 1 is the measurement result of the conventional reverse conduction thyristor, and curve 2 is the measurement result of the reverse conduction thyristor according to the present invention.

このようにして、同一条件で従来の素子と本発明による
素子とを比較した結果、同じdi/dt(A/μs)に
おけるdv/dt(V/μS)およびVR(p)(V)
の値、たとえばdi/dtが100A/μsにおいて、 dv/dtは従来の逆導通サイリスタでは450V/μ
S、本発明の逆導通サイリスタでは250V/μs、 VR(p)は従来の逆導通サイリスタは1120V、本
発明の逆導通サイリスタは700V,(第7図a,b参
照) となっており、これら第7図a,bより間接的に回復電
流の減少速度(di/dt)rが減少して、dv/dt
およびVR(p)が減少したことがわかる。
In this way, as a result of comparing the conventional element and the element according to the present invention under the same conditions, the dv/dt (V/μS) and VR(p) (V) at the same di/dt (A/μs)
For example, when di/dt is 100A/μs, dv/dt is 450V/μs in a conventional reverse conducting thyristor.
S is 250V/μs for the reverse conduction thyristor of the present invention, VR(p) is 1120V for the conventional reverse conduction thyristor, and 700V for the reverse conduction thyristor of the present invention (see Figures 7a and b). From Figure 7a and b, indirectly the rate of decrease (di/dt)r of the recovery current decreases, dv/dt
It can be seen that VR(p) and VR(p) decreased.

よって、本発明による逆導通サイリスタの方がdv/d
t,VR(p)のいずれにおいても従来の逆導通サイリ
スタより大幅に改善されていることが明らかであり、本
発明の効果がはっきりと認められるであろう。
Therefore, the reverse conducting thyristor according to the present invention has a higher dv/d
It is clear that both t and VR(p) are significantly improved over conventional reverse conduction thyristors, and the effects of the present invention can be clearly recognized.

以上の発明の実施例において部分118は小円状で点在
させるパターンを採用したが、これにかぎらず短冊状、
リング状または指状なとの形状を用いても本発明の効果
を得ることはいうまでもない。
In the embodiments of the invention described above, the portions 118 are formed in small circular shapes and are scattered in a pattern, but are not limited to this pattern.
It goes without saying that the effects of the present invention can be obtained even if a ring-like or finger-like shape is used.

上記本発明の実施例では逆導通サイリスタについて行っ
たが、これにかぎらずpn2層から成る整流機能領域を
備えた半導体素子、たとえばダイオードに適用しても十
分その効果を上げることができる。
Although the above embodiments of the present invention are applied to reverse conduction thyristors, the present invention is not limited to this, and can be applied to semiconductor elements having a rectifying function region made of a pn2 layer, such as diodes, to achieve sufficient effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は転流時におけるダイオードの電流、電圧波形を
示す説明図である。 第2図はp+n接合構造ダイオードのn領域における蓄
積キャリャ濃度分布の時間変化を説明するための図であ
る。 第3図はCRアブゾーバを結線した逆導通サイリスタの
説明図である。 第4図は本発明の実施例による逆導通サイリスタの構造
と動作機構の説明図である。 第5図はベース中の蓄積キャリャ濃度分布の説明図であ
る。 第6図は本発明の他の実施例による素子構造の一部を示
す説明図である。 第7図は本発明の実施例による逆導通サイリスタと、従
来構造の逆導通サイリスタの特性比較説明図である。 図において、100は逆導通サイリスタウエハ、101
はp形エミツタ層、102はn形高不純物濃度ベース層
、103はn形ベース層、104はp形ベース層、10
5はn形エミツタ層、118は電極非接続部、115は
カソード電極を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing current and voltage waveforms of a diode during commutation. FIG. 2 is a diagram for explaining the temporal change in the accumulated carrier concentration distribution in the n region of a p+n junction structure diode. FIG. 3 is an explanatory diagram of a reverse conduction thyristor in which a CR absorber is connected. FIG. 4 is an explanatory diagram of the structure and operating mechanism of a reverse conduction thyristor according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram of the accumulated carrier concentration distribution in the base. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a part of an element structure according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram comparing the characteristics of a reverse conduction thyristor according to an embodiment of the present invention and a reverse conduction thyristor having a conventional structure. In the figure, 100 is a reverse conduction thyristor wafer, 101
102 is a p-type emitter layer, 102 is an n-type high impurity concentration base layer, 103 is an n-type base layer, 104 is a p-type base layer, 10
5 is an n-type emitter layer, 118 is an electrode non-connection part, and 115 is a cathode electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1の半導体基体中に逆並列に組み込まれた、サイ
リスタ領域と、不純物濃度の相異なる少なくとも第1お
よび第2の導電形の2層からなる整流機能領域とを備え
た逆導電サイリスタにおいて、前記2層の中の相対的に
低い不純物濃度を有する第1導電形半導体層側の第1表
面には第1電極が接続され、 前記2層の中の相対的に高い不純物濃度を有する第2導
電形半導体層の第2表面には、第2電極が接続される第
1部分と、前記第2電極が接続されない第2部分とが設
けられ、かつ前記第2部分を前記第1部分中に点在させ
ることによって、前記第2導電形半導体層の前記第2部
分が設けられた部分に横方向抵抗が存在するようにした
、逆導通サイリスタ。
[Scope of Claims] 1. A device comprising a thyristor region and a rectifier region including two layers of at least first and second conductivity types having different impurity concentrations, which are incorporated in antiparallel in a first semiconductor substrate. In the reverse conductivity thyristor, a first electrode is connected to a first surface of the first conductivity type semiconductor layer having a relatively low impurity concentration among the two layers, and a first electrode is connected to a first surface of the first conductivity type semiconductor layer having a relatively low impurity concentration among the two layers; A second surface of the second conductivity type semiconductor layer having an impurity concentration is provided with a first portion to which the second electrode is connected and a second portion to which the second electrode is not connected, and the second portion is connected to the second surface. The reverse conduction thyristor is arranged to be interspersed in the first portion so that lateral resistance exists in a portion of the second conductivity type semiconductor layer where the second portion is provided.
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