• The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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• v.59 no.4
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• pp.762-767
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• 2010

This paper describes characteristic of a light triggered thyristor investigated by experiment to adopt it into a main switch of a pulsed power unit. Triggering principle of the light triggered thyristor are referred with its structure and equivalent circuit. Operational principle and simulation result of a capacitive pulsed power circuit are explained. A variety of triggering conditions of triggering circuit and characteristics on turn-on, turn-off, voltage dividing in series operation, overvoltage protection function of the light triggered thyristor are investigated by experiments. Experimental result of 40 kJ pulsed power unit using the light triggered thyristor is presented.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.230-232
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• 2019

Light Triggerd Thyristor (LTT)는 HVDC 및 산업용 스위치 등에 사용되는 대전력 반도체소자이다. 일반적인 Thyristor가 전기적 신호에 의해 trigger 되는 것과는 다르게 LTT는 광신호에 의해 동작하는 소자이다. 본 논문에서는 5,000V, 2,200A 급의 4인치 LTT 소자의 제작 및 전기적인 특성평가 결과를 기술하였다. 4인치 LTT의 구조적인 특징은 전면부 중앙에 광신호가 주입되는 수광부가 위치해 있으며 입력 전류 증폭을 위한 4-단계 증폭 게이트 (gate) 구조를 가지도록 설계하였다. $400{\Omega}{\cdot}cm$ 비저항을 갖는 1mm 두께의 n-형 실리콘 웨이퍼에 boron 이온주입과 열처리 공정으로 약 $30{\mu}m$ 깊이의 p-base를 형성하였으며, 고내압 저지를 위한 edge termination은 VLD (variable lateral doping) 기술을 적용하였다. 제작된 4인치 LTT는 6,500 V의 순방향 항복전압 ($V_{DRM}$) 특성을 나타내었으며, 100V의 어노드전압 ($V_A$)과 20 mA의 게이트전류 ($I_G$)에 의하여 thyristor가 trigger 됨을 확인하였다. 제작한 LTT 소자는 disk형 press-pack 패키지를 진행한 후, LTT의 수광부에 $10{\mu}s$, 50 mW의 900 nm 광 펄스를 조사하여 전류 특성을 평가하였다. LTT 패키지 샘플에 60 Hz 주파수의 광 펄스를 조사한 경우 2,460 A의 순방향 평균전류 ($I_T$)와 $336A/{\mu}s$의 반복전류상승기울기 (repetitive di/dt)에 안정적으로 동작함을 확인하였다. 또한, 펄스 전류 시험의 경우 61.6 kA의 최대 통전 전류 (ITSM, surge current)와 $1,050A/{\mu}s$의 펄스전류 상승 기울기 (di/dt of on-state pulse current)에도 LTT의 손상 없이 동작함을 확인하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.24 no.6
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• pp.411-418
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• 2019

Light-triggered thyristors (LTTs) are essential components in high-power applications, such as HVDC transmission and several pulsed-power applications. Generally, LTT fabrication includes a deep diffusion of aluminum as a p-type dopant to form a uniform p-base region, which needs careful concern for contamination and additional facilities in silicon semiconductor manufacturing factories. We fabricated 4-inch 5,000 V LTTs with boron implantation and diffusion process as a p-type dopant. The LTT contains a main cathode region, edge termination designed with a variation of lateral doping, breakover diode, integrated resistor, photosensitive area, and dV/dt protection region. The doping concentration of each region was adjusted with different doses of boron ion implantation. The fabricated LTTs showed good light triggering characteristics for a light pulse of 905 nm and a blocking voltage (V_DRM) of 6,500 V. They drove an average on-state current (I_TAVM) of 2,270 A, peak nonrepetitive surge current (I_TSM) of 61 kA, critical rate of rise of on-state current (di/dt) of 1,010 A/㎲, and limiting load integral (I²T) of 17 MA²s without damage to the device.