JPH02109366A - 集積化光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ - Google Patents

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、光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタに
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ｐｉｎダイオードの順方向電流をチャンネルのポ
テンシャルバリアの高さを変えて制御する半導体素子で
ある静電誘導サイリスタ（以下Ｓ１サイリスタという）
が知られている。また、このＳｌサイリスタを光トリガ
によってターンオンさせる光トリガＳｔサイリスタ（以
下ＬＴＳ　Ｉサイリスタという）が提案されている。更
に、該ＬＴＳｆサイリスタのゲートに、外部或いは同一
チップ上に集積化されたｐｉｎフォトダイオード、ショ
ットキーダイオード、バイポーラフォトトランジスタ、
フォトサイリスタ等をクエンチ用光感応素子として接続
し、この光感応素子に光を照射することによって光クエ
ンチ動作を行いＬＴＳ　Ｉサイリスタをターンオフさせ
ることも提案されている。このような光トリガ及び光ク
エンチによってターンオン・ターンオフする光Ｓｌサイ
リスタは、光トリガ・光クエンチ静電誘導トランジスタ
（以下ＬＴＱＳ　Ｉサイリスタという）と呼ばれている
。

第３図は上述のＬＴＱＳ　Ｉサイリスタの単一ゲート・
埋め込みゲート型の構成例を示す。同図において、ＬＴ
ＱＳ　Ｉサイリスタ１は、Ｉ、ＴＳ　１サイリスタＱ、
と、ソースが１亥ＬＴＳ　ｒサイリスタＱ、のゲートに
接続された光クエンチ用のｐチ＋ンネル静電誘導フォト
トランジスタ（以下５ＩＰＴという）Ｑｔとにより構成
されている。

ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ、の表面に照射される光ｈｖは
、ゲート電極とカソード電極の間の表面で屈曲してデバ
イス内部に侵入する。その結果、ｐ゛埋め込みゲートＧ
ｐ”のまわり及びｐ゛ゲートＧｐ°アノードＡ間に広が
る空乏層内で電子−正孔対が発生する。この光によって
発生した正孔はｐ°ゲート領域ｃｐ”に蓄積され、ｐ゛
ゲート領域順方向にバイアスされる。このゲートによる
静電誘導効果によって、チ＋ンネル内の電位障壁高さＶ
ｂｉ、”ｋが引き下げられて、カソード領域領域からの
電子の注入が起こる。一方、カソード領域から注入され
た電子と光によって発生した電子はｐ０アノード碩域と
ｎ−高抵抗層界面に蓄積され、ｐ゛アノード領域正孔が
持つ電位障壁高さＶｂｉ□を結果的に△ＶＩＡだけ引き
下げることとなり、アノードからの正孔の注入が起こる
。ｐ゛ゲート’６Ｍ域Ｇｐｏの電位上昇がターン・オン
スレッショルド電位を越えると、ＬＴＳ　Ｉサイリスタ
Ｑ、はターン・オンする。

また、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ１がターン・オンしてい
る状態で５ＩＰＴＱｚに光を照射すると、ＬＴＳ　Ｉサ
イリスタＱ１のゲートＨ域にターン・オン状態において
蓄積されている正孔が５ＩＰＴＱ、を通して引き抜かれ
、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ。

がターン・オフする。

第４図は上述したＬＴＱＳ　Ｉサイリスタ１を駆動する
ための回路の従来例を示す。ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ、
と５ＩＰ（ｈは集積化されており、５ＩＴＱｔのゲート
に補助５ＩＰＴＱ、が接続される。また、該補助５ＩＰ
ＴＱ：Ｉのゲート及びソースと５ＩＴＱ２のドレインに
は、バイアスに印加用のバイアス電圧Ｖ　ＧＱ　Ｉ　Ｖ
ＳＱ　ｊ　ｖ、Ｑがそれぞれ接続されている。また、Ｓ
　Ｉ　Ｔ　Ｑｚ　　、　Ｓ　Ｉ　Ｐ　Ｔ　Ｑ３のゲート
とＬ′ｒＳＩサイリスタＱ、のゲート及び５ＩＰＴＱ、
のドレイン間には、抵抗ＲＧｑｌ　　＋　ＲＧｑｔ　Ｓ
及びＲＧＫが外付によりそれぞれ接続されている。更に
、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ１のカソードには接地され、
アノードＡより負荷抵抗ＲＬを介して出力が導出される
。

以上の構成において、ＬＴＳＪサイリスタＱ１は、図示
しないＬＥＤから直接照射される光トリガ用パルス（Ｌ
Ｔ）でターン・オンし、補助５ｒＰＴＱ、に光クエンチ
用パルス（ＬＱ）が照射されることでターン・オフする
。クエンチ用パルス（■、Ｑ）が補助５ＩＰＴＱ、に照
射され、集積化５ＩＴＱｚが補助５ＩＰＴＱ３で駆動さ
れると、オン状態でＬＴＳ　ＩサイリスタＱ１のｐ０ゲ
ート領域（第３図のＧｐ”　）に蓄積された正孔は、集
積化５ＩＴＱ！を通して放電され、更にｐ゛アノードら
注入される正孔電流も集積化ＳＩＴにｈに流れる。これ
によって、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ。

はターン・オフする。

更に、第５図に示すように、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ、
のゲートにダーリントン構成の５ｉＴＱｔ−、Ｓ　Ｉ　
Ｐ　ＴＱｚｂを接続したものも従業されている。

これは、さらに集積化を進めたものであり、５ＩＰＴＱ
、、とＳ　ＩＴＱ、、、Ｓ　ＩサイリスタＱ、を集積化
して構成され、光増幅ＳＴＴ　（以下ＰＡＳＴＴという
）２と呼ばれている。

その駆動回路は第６図のように構成され、５ＩＰＴＱｚ
ｂのゲートと、Ｓ　Ｉ　Ｔ　Ｑｔ−、Ｓ　Ｉ　Ｐ　Ｔ　
Ｑｚｂの共通ドレインには、ゲートバイアス電圧ＶＧ９
とドレイン電圧Ｖ　ＤＱがそれぞれ接続され、５ＩＰＴ
Ｑ！ｔｈのゲートと、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ、及びＳ
Ｉ　ＰＴＱ□＊Ｑｚｂの共通ドレイン間には、抵抗ＲＧ
Ｑ、ＲＧＫが外付によりそれぞれ接続されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の駆動回路では、複数のバイアス電圧Ｖ、
、、Ｖ。９が必要であり、また外部に抵抗ＲＧｔａｖＲ
＠Ｋを接続しなければならず、構成が複雑となっていて
、ＬＴＳＩサイリスタと共に集積化したとき端子数が多
くなり、使用に際しても煩雑であるという問題点があっ
た。

よって本発明は、ＬＴＳ　Ｉサイリスタ、５ＩＰＴ、Ｓ
ＩＴと最適化する事で回路構成を筒略化し、集積化した
とき端子数が少なくできる集積化光トリガ・光クエンチ
静電誘導サイリスタの構成を提供することを課題として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明では、ＬＴＳ　Ｉサイリ
スタＱ、のチャンネル幅、５ＩＰＴＱｚｂ。

５ＩＴＱ、、のチャンネル幅を最適化する事により、各
素子の特性と最適化し、もって、第６図のゲートバイア
スＶ　ＧＱ＋外部抵抗ＲＧＫを省略し、外部端子を３端
子構成とすることを特徴する。

〔作　用］ 上記構成において、通常の状態では光トリガ静電誘導サ
イリスタはオフしている。このとき該光トリガ静電誘導
サイリスタに光トリガ用の光を照射するとポテンシャル
バリアの高さが低下し、ターン・オン状態となる。

一方、このターン・オン状態において静電誘導フォトト
ランジスタのゲートに光クエンチ用の光を照射すると、
静電誘導フォトトランジスタがオンし、それにより静電
誘導トランジスタがオンし、上記ターン・オン状態で光
トリガ静電誘導サイリスタのゲートに蓄積されていた電
荷が静電誘導トランジスタを通して放電されターン・オ
フする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による光トリガ・光クエンチ静電誘導サ
イリスタの駆動回路の一実施例を示す回路図であり、同
図において、第５図について上述したものと同一の部分
には同一の符号を付しである。

第１図において、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ、と、ダーリ
ントン構成のＳ　ｒＴＱｚ、、Ｓ　ＩＰＴＱｚｂより成
るＰＡＳＩＴ２と、Ｓ　Ｉ　Ｐ　Ｔ　Ｑｚｂのゲートに
接続される抵抗ＲＧｑとが集積化されている。ＰＡＳＩ
Ｔ２のゲートの構造と、ＬＴＳ　ＩサイリスタＱ１のゲ
ート構造を最適化することにより、第５図のゲートバイ
アス電圧ＶＧＱを省略している。また第５図の抵抗ＲＧ
Ｋも省略している。外部端子として、ＬＴＳ　Ｉサイリ
スタＱ、のアノード及びカソードとＰＡＳＩＴ２の共通
ドレインとの３端子が導出されている。この３端子にお
いて、ドレインにはドレインバイアス電圧■ＤＱが印加
され、アノードが出力端子として導出され、カソードが
接地されている。

以上の構成において、通常状態では５ＩＰＴＱｚ−、Ｓ
　Ｉ　ＰＴＱｚｂはオフしていて、ＬＴＳ　Ｔサイリス
タＱ、もターン・オフしている。この状態において、Ｌ
ＴＳ　ＩサイリスタＱ１に光トリガ用パルス（ＬＴ）を
照射すると、上述した作用によってターン・オンする。

また、ターン・オンしている状態において、５ＩＰＴＱ
、、のゲートに光クエンチ用パルス（ＬＱ）を照射する
と、Ｓ　Ｉ　ＰＴＱｎがオンし、それにより５ＩＴ（ｌ
ｈ−がオンする。

このことによって、上述したようにＬＴＳ　Ｉサイリス
タＱ、のｐ“ゲート領域に蓄、積されていた正孔が５Ｉ
ＰＴＱ、、を通して放電され、ｐ゛アノードら注入され
る正孔電流も５ＩＴＱｚ−に流れ、ＬＴＳ　Ｉサイリス
タＱ、がターン・オフする。

第２図は第１図の駆動回路におけるスイッチング波形を
示し、アノード電圧■Ａ、８ｏｏ■、アノード電流ｆａ
ｒ１６Ａ時にターン・オン時間Ｔ。、、２゜８μｓｅｃ
　、ターン・オフ時間Ｔｏｒｅ　６．５　μｓｅｃ　Ｏ
）高速スイッチング動作が得られている。

〔効　果〕

以上説明したように本発明によれば、この集積化光トリ
ガ・光クエンチ静電誘導サイリスタはスイッチングスピ
ードを低下させることなくバイアス電圧や抵抗を削減で
きるので、構成が簡単となり、３端子構成にすることが
でき、使用上の自由度も向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光トリガ・光クエンチ静ｔ！１導
サイリスタの一実施例を示す回路図、 第２図は第１図の駆動回路におけるスイッチング波形を
示す図、 第３図はＬＴＱＳ　Ｉサイリスタの構成例を示す図、 第４図は従来の駆動回路を示す図、 第５図はＰＡＳＩＴを備えたＬＴＱＳ　Ｉサイリスタを
示す回路図、 第６図は第４図サイリスタを用いた従来の駆動回路を示
す回路図である。 ■・・・光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ（Ｌ
ＴＱＳＩサイリスタ）、Ｑ、・・・光トリガ静電誘導サ
イリスタ（ＬＴＳ　Ｉサイリスタ）、Ｑ２・・・静電誘
導トランジスタ、Ｑ□＋Ｑｔｂ・・・静電誘導フォトト
ランジスタ（Ｓ　Ｉ　ＰＴ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光トリガ静電誘導サイリスタのゲートにダーリントン構
   成の２つの静電誘導トランジスタを接続し、前記静電誘
   導トランジスタのゲートと光トリガ静電誘導サイリスタ
   のカソードとを抵抗を介して接続すると共に、前記静電
   誘導トランジスタの共通ドレインにバイアス電圧を印加
   し、前記光トリガ静電誘導サイリスタ及び前記静電誘導
   トランジスタに光トリガ及び光クエンチ用の光をそれぞ
   れ照射して光トリガ静電誘導サイリスタをターンオン及
   びターンオフするように構成したことを特徴とする集積
   化光トリガ・光クエンチ静電誘導サイリスタ。