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電界効果制御サイリスタ:MOSゲートおよびMOS制御デバイス

最近のサイリスタ技術進歩は、従来のシリコン制御整流器(SCR)に必要なゲートトリガー電流を低減することを目的としています。注目すべき2つの革新は、MOSゲートサイリスタ(MGT)とMOS制御サイリスタ(MCT)です。

MOSゲートサイリスタ(MGT)

MGTは標準SCRのゲートにNチャネルMOSFETを統合します。MOSFETの無視できるゲートドライブ電流(<10 µA)が上側(PNP)トランジスタを飽和させ、導通を開始します。したがって、全体デバイスはトリガーにわずか数ミリアンペアしか必要とせず、ベアSCRの典型的10–30 mAゲート電流から大幅に改善されています。

電界効果制御サイリスタ:MOSゲートおよびMOS制御デバイス

MOSゲートサイリスタ等価回路

MOSFETがゲート制御であるため、MGTは逆トリガーパルスでターンオフできません。デバイスはゲートドライブが保持電流以下になるまで導通を継続します。したがって、従来SCRと比較してオフ制御は限定的です。

MOS制御サイリスタ(MCT)

MCTは共通ゲート端子を共有する一対のMOSFETを採用し、完全制御可能なサイリスタです。一方のMOSFETがデバイスをトリガーし、もう一方が強制ターンオフさせます。

電界効果制御サイリスタ:MOSゲートおよびMOS制御デバイス

MOS制御サイリスタ(MCT)等価回路

カソードに対する正ゲート電圧で上側NチャネルMOSFETがターンオンし、上側PNPトランジスタにベース電流を流してペアをオン状態でラッチさせます。デバイスはアノード-カソード電流が保持電流以上の間ラッチ状態を維持します。アノードに対する負ゲート電圧を印加すると、下側MOSFETが導通し、下側NPNトランジスタのベース-エミッタを短絡してカットオフに強制します。この動作が上側トランジスタを導通から引き出し、MCT全体をターンオフさせます。ゲート電圧ゼロではどちらのMOSFETも導通せず、MCTは前回の状態—オンまたはオフ—を保持し、ヒステリシスを示します。

したがってMCTは、ゲートを介して完全なオン/オフ制御を提供するラッチングIGBTと見なせます。

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