JPH0278275A - 出力回路 - Google Patents
出力回路Info
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- JPH0278275A JPH0278275A JP63228671A JP22867188A JPH0278275A JP H0278275 A JPH0278275 A JP H0278275A JP 63228671 A JP63228671 A JP 63228671A JP 22867188 A JP22867188 A JP 22867188A JP H0278275 A JPH0278275 A JP H0278275A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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。
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、導電変調型デバイスとその回路に係り、特に
リース接地で使用するのに好適な導電変調型デバイスと
これを用いた出力回路に関する。
リース接地で使用するのに好適な導電変調型デバイスと
これを用いた出力回路に関する。
従来、導電変調型MOSサイリスタに関してはアイ・イ
ー・デー・エム、コンファレンスダイジェスト(198
5年)第724頁から第727頁(IEDM Conf
、Digest (L 985) p p 724−7
27)において論じられている。
ー・デー・エム、コンファレンスダイジェスト(198
5年)第724頁から第727頁(IEDM Conf
、Digest (L 985) p p 724−7
27)において論じられている。
上記従来技術は誘電体分離構造のデバイスであり、寄生
トランジスタ動作が生じやすい接合分離構造内に製作可
能なデバイス構造については配慮がなされていなかった
。また、このような導電変調型MOSサイリスタをトー
テム・ボール型出力回路の電流吸込用素子として使用す
ることについては検討がなされていなかった。
トランジスタ動作が生じやすい接合分離構造内に製作可
能なデバイス構造については配慮がなされていなかった
。また、このような導電変調型MOSサイリスタをトー
テム・ボール型出力回路の電流吸込用素子として使用す
ることについては検討がなされていなかった。
本発明の第1の目的は、接合分離構造内に製作可能なソ
ース接地形導電変調型MOSデバイスを提供することに
ある。
ース接地形導電変調型MOSデバイスを提供することに
ある。
本発明の第2の目的は、少ない素子構成で実現可能で、
電流吸込能力も高いトーテム・ボール型出力回路を提供
することにある。
電流吸込能力も高いトーテム・ボール型出力回路を提供
することにある。
上記第1の目的は、導電変調型MOSデバイスのドレイ
ン領域をアイソレーション拡散層と兼用して用いている
前記導電変調型MOSデバイスのボディ領域で囲むこと
により達成される。
ン領域をアイソレーション拡散層と兼用して用いている
前記導電変調型MOSデバイスのボディ領域で囲むこと
により達成される。
上記第2の目的は、従来のトーテムボール型出力回路の
電流吸込用MOSトランジスタ部と、*流吸込用ダイオ
ードまたは、電流掃出用MOSトランジスタのゲート保
護として用いられているダイオードを導電変調型MOS
デバイスに置き換えることにより達成される。
電流吸込用MOSトランジスタ部と、*流吸込用ダイオ
ードまたは、電流掃出用MOSトランジスタのゲート保
護として用いられているダイオードを導電変調型MOS
デバイスに置き換えることにより達成される。
接合分離構造内にソース接地で作られた導電変調型MO
Sデバイスでは、アイソレーション領域(導電変調型M
OSデバイスのボディ領域)に流れる電流も有効なソー
ス電流となるため、接合分離構造内でも、無効電流のな
いデバイスとして動作する。
Sデバイスでは、アイソレーション領域(導電変調型M
OSデバイスのボディ領域)に流れる電流も有効なソー
ス電流となるため、接合分離構造内でも、無効電流のな
いデバイスとして動作する。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例の半導体装置である6
本半導体装置の製造方法は以下のようになる。すなわち
、P型基板2の上にN型エピタキシャル層4を形成し、
P型アイソレーション拡散層5を形成する。次に、P型
拡散層6を拡散し、ゲート酸化膜を形成後、多結晶シリ
コン層7をデポジションし、ゲートを作る。その後、こ
の多結晶シリコンゲートをマスクにして、P型拡散層8
とN型拡散層10を形成する。最後にP型拡散層11を
形成し、コンタクトポ1−エツチング工程終了後にアル
ミニウム電極13を形成する。
本半導体装置の製造方法は以下のようになる。すなわち
、P型基板2の上にN型エピタキシャル層4を形成し、
P型アイソレーション拡散層5を形成する。次に、P型
拡散層6を拡散し、ゲート酸化膜を形成後、多結晶シリ
コン層7をデポジションし、ゲートを作る。その後、こ
の多結晶シリコンゲートをマスクにして、P型拡散層8
とN型拡散層10を形成する。最後にP型拡散層11を
形成し、コンタクトポ1−エツチング工程終了後にアル
ミニウム電極13を形成する。
本発明の半導体装置は、従来のソース接地型横型MOS
トランジスタのドレイン領域内に、トレイン領域とは反
対導電型のアノード領域を設けた構造となっており、ソ
ース端子S、ゲート端子G。
トランジスタのドレイン領域内に、トレイン領域とは反
対導電型のアノード領域を設けた構造となっており、ソ
ース端子S、ゲート端子G。
ドレイン端子り、アノード端子Aからなる導電変調型デ
バイスとなっている。N型ドレイン領域は、P形アイソ
レーション領域と兼用して用いられているボディ領域2
,5.8に囲まれたソース接地構造となっているため、
アノード領域からドレイン領域に注入されたホールが基
板2に達しても、ソース電流として有効な電流となる。
バイスとなっている。N型ドレイン領域は、P形アイソ
レーション領域と兼用して用いられているボディ領域2
,5.8に囲まれたソース接地構造となっているため、
アノード領域からドレイン領域に注入されたホールが基
板2に達しても、ソース電流として有効な電流となる。
なお、N型拡散層6は、アノード・ソース間のパンチス
ルー耐圧向上と、アノードからのホールの注入量を抑制
するために設けたもので、N型エピタキシャル層4の濃
度が低い場合に必要となる。
ルー耐圧向上と、アノードからのホールの注入量を抑制
するために設けたもので、N型エピタキシャル層4の濃
度が低い場合に必要となる。
第2図は、本発明の第2の実施例の半導体装置である0
本実施例では、P型基板の濃度を上層2に比べて下層1
を高くした構造としている。このため導電変調型MOS
デバイスをはじめとする同一チップ上の素子耐圧を低下
させることなく、導電変調型MOSデバイスの基板電位
を固定しやすい構造となっている。
本実施例では、P型基板の濃度を上層2に比べて下層1
を高くした構造としている。このため導電変調型MOS
デバイスをはじめとする同一チップ上の素子耐圧を低下
させることなく、導電変調型MOSデバイスの基板電位
を固定しやすい構造となっている。
第3図は、本発明の第3の実施例の半導体装置である。
本実施例では、アノード端子をドレイン領域とショット
キ接合した場合の断面構造図である。ショットキ接合か
らの注入を用いた導電変調型MOSトランジスタに関し
てはIEEE、Trans、ED−23Nn L 2
1986 p 1940〜1947で。
キ接合した場合の断面構造図である。ショットキ接合か
らの注入を用いた導電変調型MOSトランジスタに関し
てはIEEE、Trans、ED−23Nn L 2
1986 p 1940〜1947で。
報告されているが、本デバイスでは、この特性を利用し
た、ソース接地型4端子素子となっている。
た、ソース接地型4端子素子となっている。
第4図は、本発明の第4の実施例である、本実施例では
、アノード端子を低濃度P膨拡散層9に接続しており、
第1図と第3図の中間的特性が得られる。
、アノード端子を低濃度P膨拡散層9に接続しており、
第1図と第3図の中間的特性が得られる。
第5図は、本発明の第5の実施例である。本実施例では
、P形埋込層3をドレイン側に張り出した構造としてい
る。これにより、多結晶シリコンゲート7直下のチャネ
ル部周辺での電界集中防止を行なっている。またアノー
ド、トレイン、ボディで構成されるPNPトランジスタ
の電流増幅率を増加する働きと、基板に流れる電流によ
る基型電位の変動を小さくする働きがある。
、P形埋込層3をドレイン側に張り出した構造としてい
る。これにより、多結晶シリコンゲート7直下のチャネ
ル部周辺での電界集中防止を行なっている。またアノー
ド、トレイン、ボディで構成されるPNPトランジスタ
の電流増幅率を増加する働きと、基板に流れる電流によ
る基型電位の変動を小さくする働きがある。
第6図は本願明細書の回路図に用いるNチャネル導電変
調型デバイスのシンボル図である。Aはアノード端子、
Dはドレイン端子、Gはゲート端子、Sはソース端子で
ある。本シンボル図では、ソースとボディを短絡した場
合を示している。
調型デバイスのシンボル図である。Aはアノード端子、
Dはドレイン端子、Gはゲート端子、Sはソース端子で
ある。本シンボル図では、ソースとボディを短絡した場
合を示している。
第7図は、本発明の第6の実施例を示す回路図である。
本実施例では、通常のトーテム・ボール型出力回路の電
流吸入用MO8t−ラt−ランジス型流掃出用MOSト
ランジスタのゲート保護ダイオードを融合した部分をN
チャネル導電変調型MOSデバイスM1で置き変えてい
る。このため。
流吸入用MO8t−ラt−ランジス型流掃出用MOSト
ランジスタのゲート保護ダイオードを融合した部分をN
チャネル導電変調型MOSデバイスM1で置き変えてい
る。このため。
従来の回路に比べ、回路の占有面積低減と電流吸込能力
向上を図れる。導電変調型MOSデバイスM1としては
、本発明の第1図から第5図に示したソース接地形の導
電変調形MOSトランジスタを使用できる。M2のゲー
トへの電流供給は定電流でも良いが、ここでは、入力端
子VINZによりM8のドレイン電流を制御できる回路
としている。
向上を図れる。導電変調型MOSデバイスM1としては
、本発明の第1図から第5図に示したソース接地形の導
電変調形MOSトランジスタを使用できる。M2のゲー
トへの電流供給は定電流でも良いが、ここでは、入力端
子VINZによりM8のドレイン電流を制御できる回路
としている。
出力V OUTの立上げには、 VINI を“L I
+にし、V rszをLL HI+にする。これにより
、nチャネルMOSトランジスタM2のゲートは、Pチ
ャネルMOSトランジスタからの電流供給により立上が
り、M2のゲート・ソース間電圧は導電変調形MOSト
ランジスタに内蔵しているダイオードの降伏電圧値でク
ランプされるまで増加可能となる。
+にし、V rszをLL HI+にする。これにより
、nチャネルMOSトランジスタM2のゲートは、Pチ
ャネルMOSトランジスタからの電流供給により立上が
り、M2のゲート・ソース間電圧は導電変調形MOSト
ランジスタに内蔵しているダイオードの降伏電圧値でク
ランプされるまで増加可能となる。
M2に流れる電流により、出力電圧VOUTは、増加す
るが、この時、導電変調型MOSデバイスのアノード・
ドレイン間は逆バイアスされているため、ドレイン内に
は、少数キャリアの注入がなされない。このため、Ml
のオフ耐圧は、通常のMOSトランジスタのオフ耐圧と
同一となる。−方、出力の立下げの時には、V xnx
を“H”とし、V rNzをIIL”とする。これによ
り、M2はカットオフとなり、また導電変調型MOSト
ランジスタMlのアノード・ドレイン接合は順バイアス
される。このため、Mlのドレインへの注入が行なわれ
、アノード、ドレイン、ボディで構成されるバイポーラ
トランジスタ動作による電流成分により、電流吸込能力
は向上する。なお、この出力立下げの時に導電変調型デ
バイスM1に過電流が流れる可能性がある場合には、V
rprzをIIH”にし、Mlのドレインに電流を供
給し、Mlのアノード。
るが、この時、導電変調型MOSデバイスのアノード・
ドレイン間は逆バイアスされているため、ドレイン内に
は、少数キャリアの注入がなされない。このため、Ml
のオフ耐圧は、通常のMOSトランジスタのオフ耐圧と
同一となる。−方、出力の立下げの時には、V xnx
を“H”とし、V rNzをIIL”とする。これによ
り、M2はカットオフとなり、また導電変調型MOSト
ランジスタMlのアノード・ドレイン接合は順バイアス
される。このため、Mlのドレインへの注入が行なわれ
、アノード、ドレイン、ボディで構成されるバイポーラ
トランジスタ動作による電流成分により、電流吸込能力
は向上する。なお、この出力立下げの時に導電変調型デ
バイスM1に過電流が流れる可能性がある場合には、V
rprzをIIH”にし、Mlのドレインに電流を供
給し、Mlのアノード。
ドレイン間電圧の調整によりMlが過電流により破壊す
ることを防止できる。
ることを防止できる。
第8図は本発明の第7の実施例である。本実施例では第
7図に示したトーテム・ボール型出力回路の電流吸込能
力向上のため、電流吸込用NチャネルMoSトランジス
タM8を追加している。
7図に示したトーテム・ボール型出力回路の電流吸込能
力向上のため、電流吸込用NチャネルMoSトランジス
タM8を追加している。
第9図は本発明の第8の実施例の半導体回路である。本
実施例では、第7図に示した出力回路を2組以上並らべ
て、導電変調型デバイスのドレイン領域への電流供給を
同時に行なえるようにした回路である。本実施例の回路
は、EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイやプ
ラズマディスプレイ等のマトリックス状負荷の行駆動回
路や列駆動回路に適用することが可能である。
実施例では、第7図に示した出力回路を2組以上並らべ
て、導電変調型デバイスのドレイン領域への電流供給を
同時に行なえるようにした回路である。本実施例の回路
は、EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイやプ
ラズマディスプレイ等のマトリックス状負荷の行駆動回
路や列駆動回路に適用することが可能である。
第10図は本発明の第9の実施例の半導体回路である。
本回路はたとえば出力端子と電源側との間に負荷を接続
し、ローサイドスイッチ回路として使用する。本回路の
立上げと立下げは、基本的には、入力端子V I N
1のみで行なえるが、導電変調型デバイスのドレインに
制御電流を供給できるようにしたため、従来の導電変調
型MO3)−ランジスタを用いた場合に比して出力VO
UTの立上げを高速化したり、出力VOUTの立下げ時
に、導電変調型デバイスMlに過電流が流れることを防
止するようにMδのドレイン電流を調節できる。
し、ローサイドスイッチ回路として使用する。本回路の
立上げと立下げは、基本的には、入力端子V I N
1のみで行なえるが、導電変調型デバイスのドレインに
制御電流を供給できるようにしたため、従来の導電変調
型MO3)−ランジスタを用いた場合に比して出力VO
UTの立上げを高速化したり、出力VOUTの立下げ時
に、導電変調型デバイスMlに過電流が流れることを防
止するようにMδのドレイン電流を調節できる。
第11図は本発明の第10の実施例の半導体回路である
。本回路では、導電変調型デバイスのドレインを出力端
子とし、アノードに制御電流を供給する回路とした。本
回路の場合も、出力端子と電源側との間に負荷を接続し
、ローサイドスイッチ回路として使用できる。本回路の
立上げと立下げも、基本的には、入力端子Vrszのみ
で行えるが、導電変調型デバイスのアノードに制御電流
を供給できるようにしたため、通常のMoSトランジス
タを用いた場合に比べ、出力Voutの立上げを高速化
したり、出力と接地電位との間の残り電圧を低減するこ
とが可能である。
。本回路では、導電変調型デバイスのドレインを出力端
子とし、アノードに制御電流を供給する回路とした。本
回路の場合も、出力端子と電源側との間に負荷を接続し
、ローサイドスイッチ回路として使用できる。本回路の
立上げと立下げも、基本的には、入力端子Vrszのみ
で行えるが、導電変調型デバイスのアノードに制御電流
を供給できるようにしたため、通常のMoSトランジス
タを用いた場合に比べ、出力Voutの立上げを高速化
したり、出力と接地電位との間の残り電圧を低減するこ
とが可能である。
本発明によれば、ドレイン内への少数キャリア注入量を
制御することができる導電変調型MOSデバイスを実現
できるので、電流駆動能力、オン抵抗、耐圧を最適制御
できる。また、本デバイスをトーテム・ボール型回路に
用いた場合、電流吸込用ダイオードまたは、電流掃出用
MOSトランジスタのダイオードが不要となり、また、
電流吸込能力も向上するという効果がある。
制御することができる導電変調型MOSデバイスを実現
できるので、電流駆動能力、オン抵抗、耐圧を最適制御
できる。また、本デバイスをトーテム・ボール型回路に
用いた場合、電流吸込用ダイオードまたは、電流掃出用
MOSトランジスタのダイオードが不要となり、また、
電流吸込能力も向上するという効果がある。
第1図は本発明の第1の実施例の半導体装置の断面図、
第2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の断面図、
第3図は本発明の第3の実施例の半導体装置の断面図、
第4図は本発明の第4の実施例の半導体装置の断面図、
第5図は本発明の第5の実施例の半導体装置の断面図、
第6図は本発明の半導体装置を示すシンボル図、第7図
は本発明の第6の実施例の半導体回路図、第8図は本発
明の第7の実施例の半導体回路図、第9図は本発明の第
8の実施例の半導体回路図、第10図は本発明の第9の
実施例の半導体回路図、第11図は本発明の第10の実
施例の半導体回路図である。 1・・・高濃度P型シリコン層、2・・・P型シリコン
層。 3・・・P型埋込層、4・・・N型エピタキシャル層、
5゜8.11・・・P型拡散層、6,1o・・・N型拡
散層、7・・・多結晶シリコン層、9・・・低能塵P型
拡散層、12・・・絶絶層、13・・・アルミ電極、M
l、 Ml、。 M、 21・・・Nチャネル導電変調型デバイス、Mz
、Mδ。 Ml2. M22・・・NチャネルMOSトランジスタ
、M8. M4. Mal、 Ml31 M2a −P
チャネ#MOSトランジスタ、VH・・・高電源電圧、
VINII Vu+z+VIN(1)、 V+N(x)
−入力電圧、VOUTI VOUT(1)IVOTLI
(2)・・・出力電圧、Vc・・・制御電圧。 第 5 図 z P型シリコン眉 3 F型埋込層 4 Nシ(ビニニー7ヤーシ潟、)帽 5 P型紘章j 1z 奈色縁1 AC,n−
第2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の断面図、
第3図は本発明の第3の実施例の半導体装置の断面図、
第4図は本発明の第4の実施例の半導体装置の断面図、
第5図は本発明の第5の実施例の半導体装置の断面図、
第6図は本発明の半導体装置を示すシンボル図、第7図
は本発明の第6の実施例の半導体回路図、第8図は本発
明の第7の実施例の半導体回路図、第9図は本発明の第
8の実施例の半導体回路図、第10図は本発明の第9の
実施例の半導体回路図、第11図は本発明の第10の実
施例の半導体回路図である。 1・・・高濃度P型シリコン層、2・・・P型シリコン
層。 3・・・P型埋込層、4・・・N型エピタキシャル層、
5゜8.11・・・P型拡散層、6,1o・・・N型拡
散層、7・・・多結晶シリコン層、9・・・低能塵P型
拡散層、12・・・絶絶層、13・・・アルミ電極、M
l、 Ml、。 M、 21・・・Nチャネル導電変調型デバイス、Mz
、Mδ。 Ml2. M22・・・NチャネルMOSトランジスタ
、M8. M4. Mal、 Ml31 M2a −P
チャネ#MOSトランジスタ、VH・・・高電源電圧、
VINII Vu+z+VIN(1)、 V+N(x)
−入力電圧、VOUTI VOUT(1)IVOTLI
(2)・・・出力電圧、Vc・・・制御電圧。 第 5 図 z P型シリコン眉 3 F型埋込層 4 Nシ(ビニニー7ヤーシ潟、)帽 5 P型紘章j 1z 奈色縁1 AC,n−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、素子分離領域と兼用して用いられるボディ領域でド
レイン領域が分離され、そのドレイン領域内にドレイン
とは反対導電型のアノード領域または、ドレインとシヨ
ツトキ接合で接続されるアノードを設け、アノード端子
、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子を有すること
を特徴とする導電変調型MOSデバイス。 2、ドレイン領域直下のシリコン基板が、低不純物濃度
の上層部と高不純物濃度の下層部からなることを特徴と
する請求項第1項記載の導電変調型MOSデバイス 3、導電変調型MOSデバイスの、アノード端子を出力
端子とし、ゲート端子を第1の制御端子とし、ドレイン
端子を第2の制御端子とすることを特徴とする半導体回
路。 4、導電変調型MOSデバイスのドレイン端子を出力端
子とし、ゲート端子を第1の制御端子とし、アノード端
子を第2の制御端子とすることを特徴とする半導体回路
。 5、導電変調型MOSデバイスのアノード端子を出力端
子に接続し、アノード端子とドレイン端子をMOSトラ
ンジスタのソース端子とゲート端子に各々接続したこと
を特徴とするトーテムボール型出力回路。 6、導電変調型MOSデバイスのアノード端子を出力端
子に接続し、アノード端子とドレイン端子をバイポーラ
・トランジスタのエミッタ端子とベース端子に各々接続
したことを特徴とするトーテムボール型出力回路。 7、請求項第1項または第2項の導電変調型MOSデバ
イスを用いたことを特徴とする請求項第3項乃至第6項
記載の半導体回路。 8、請求項第3項乃至第7項記載の半導体回路のいずれ
かを駆動回路に用いたこと特徴とするディスプレイ装置
。
Priority Applications (1)
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JP63228671A JP2728453B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 出力回路 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0649175A1 (de) * | 1993-10-15 | 1995-04-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Laterales IGBT-Bauteil mit schaltbarer Anodenstruktur |
EP0730308A2 (de) * | 1995-03-01 | 1996-09-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Integrierte Schaltungsanordnung mit mindestens einem IGBT |
TWI402967B (zh) * | 2008-09-30 | 2013-07-21 | Sanken Electric Co Ltd | Semiconductor device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62131580A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-13 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | 高速スイツチング横形絶縁ゲ−トトランジスタ |
JPS6325973A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63228671A patent/JP2728453B2/ja not_active Expired - Fee Related
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TWI402967B (zh) * | 2008-09-30 | 2013-07-21 | Sanken Electric Co Ltd | Semiconductor device |
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