NL8007051A

NL8007051A - FIXED STATE DEVICE.

Info

Publication number: NL8007051A
Application number: NL8007051A
Authority: NL
Original assignee: Western Electric Co
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1981-07-16
Also published as: IT8026947A0; SG35184G; IL61780A; IE802604L; IL61780A0; DE3048702A1; GB2066569B; DK549780A; KR840002413B1; KR830004678A; SE453621B; CA1145057A; PL228665A1; CH652863A5; AU6544980A; JPS56103467A; SE8008851L; ES8201376A1; IT1134896B; FR2473790A1

Description

'V'1 VO 1191'V'1 VO 1191

Vaste-toestandsinri dating.Solid State Inri Dating.

De uitvinding heeft betrekking op een vaste-toe-stands-inrichting en meer in het bijzonder op een vaste-toestandsinrich-ting voor hoge spanning, welke kan worden toegepast bij telefoon-schakelstelsels- en in vele andere gevallen.The invention relates to a fixed state device and more particularly to a high voltage fixed state device which can be used in telephone switching systems and in many other cases.

5 In een artikel, getiteld "Development of Integrated5 In an article entitled "Development of Integrated

Semiconductor Crosspoint Switches and a Fully Electronic Switching System" van Michio Tokunaga e.a., International Switching Symposium, 26 oktober 1976 in Kyoto, Japan, paper 221-^, vindt men een dielek-trisch geïsoleerde vaste-toestandsschakelaar voor hoge spanning met 10 een halfgeleiderlichaam van het n-type. Een anodegebied met een -· geleiding van het p+type is slechts door gedeelten van de massa van het lichaam van een eerste poortgebied van het p+type gescheiden.Semiconductor Crosspoint Switches and a Fully Electronic Switching System "from Michio Tokunaga et al., International Switching Symposium, Oct. 26, 1976 in Kyoto, Japan, paper 221-1, a high voltage dielectrically insulated solid state switch with a semiconductor body of the n-type An anode region with a - · conductivity of the p + type is separated only by portions of the body mass from a first gate region of the p + type.

Het eerste poortgebied omgeeft en contacteert een kathodegebied met een geleiding van n+type. Een tweede poortgebied met een geleiding 15 van het p+type in het halfgeleiderlichaam bevindt zich in een gedeelte van het halfgeleiderlichaam, dat verschilt van het gebied tussen de anode- en eerste poortgebieden. De schakelaar wordt ingeschakeld door stroom aan een van de poortgebieden toe te voeren of daaruit af te nemen. Wanneer de stroom tussen de anode en de kathode eenmaal 20 ophoudt, keert de schakelaar naar de normaal blokkerende uit-toestand terug. Een tekortkoming van deze inrichting is, dat de inrichting niet in staat is om op een geschikte wijze een bestaande grote stroom tussen de anode en de kathode (de uitgangsklemmen} te onderbreken.The first gate region surrounds and contacts a cathode region with an n + type conduction. A second gate region with a p + type conductor 15 in the semiconductor body is located in a portion of the semiconductor body which is different from the region between the anode and first gate regions. The switch is turned on by applying or drawing power to one of the gate areas. Once the current between the anode and the cathode ceases, the switch returns to the normally blocking off state. A shortcoming of this device is that the device is not capable of suitably interrupting an existing large current between the anode and the cathode (the output terminals).

Het is gewenst te beschikken over een vaste-toestands-25 schakelaar, welke sterk gelijkt op de bovenbeschreven schakelaar, doch waarbij het op een eenvoudige wijze mogelijk is een bestaande grote stroom tussen de uitgangsklemmen daarvan te onderbreken (af te snijden).It is desirable to have a fixed-state switch, which is very similar to the above-described switch, but in which it is possible in a simple manner to interrupt (cut off) an existing large current between its output terminals.

Bij een illustratieve uitvoeringsvorm van een vaste-toe-30 standsschakelaar voor hoge spanning volgens de uitvinding wordt ge bruik gemaakt van een iets gedoteerd monokristallijn halfgeleiderlichaam van het n-type met een sterk gedoteerd anodegebied van het p+type, een sterk gedoteerd eerste poortgebied van het n+type, een matig gedoteerd tweede poortgebied van het p-type en een sterk gedo-35 teerd type van het n+type. Het tweede poortgebied omgeeft het kathode- 8 0 07 0 5 1 -2- gebied. Het eerste poortgebied bevindt zich direkt tussen het anode-gebied en het tweede poortgebied. Bij een voorkeursuitvoeringsvorm is het halfgeleiderlichaam dielektrisch geïsoleerd ten opzichte van een polykristallijn halfgeleidend steunonderdeel.An illustrative embodiment of a high voltage fixed state switch according to the invention uses a slightly doped n-type monocrystalline semiconductor body with a highly doped p + type anode region, a highly doped first gate region of the n + type, a moderately doped second gate region of the p type and a highly doped type of the n + type. The second gate region surrounds the cathode region. The first gate region is located directly between the anode region and the second gate region. In a preferred embodiment, the semiconductor body is dielectrically insulated from a polycrystalline semiconductor support member.

5 Bij een bepaalde uitvoeringsvorm is de schakelaar zodanig ontworpen, dat deze is ingeschakeld en geleid wanneer de anode positief ten opzichte van de kathode is voorgespannen. De geleiding vanuit de anode naar de kathode wordt belemmerd of onderbroken door de potentiaal van het eerste poortgebied te verhogen tot een waarde, 10 waarbij onttrekkingsgebieden in het halfgeleiderlichaam worden gevormd, waarbij de potentiaal van het gedeelte van de massa van het halfgeleiderlichaam onder het poortgebied en boven de elektrische laag meer positief is dan die van de anode, de kathode en/of het tweede poortgebied.In a particular embodiment, the switch is designed to be turned on and guided when the anode is biased positively to the cathode. Conduction from the anode to the cathode is hindered or interrupted by increasing the potential of the first gate region to a value, whereby extraction regions are formed in the semiconductor body, the potential of the portion of the mass of the semiconductor body below the gate region and above the electrical layer is more positive than that of the anode, the cathode and / or the second gate region.

15 De plaats van het eerste poortgebied tussen de anode- en kathodegebieden is een primaire faktor, welke de stroomverbrekings-karakteristiek van de vaste-toestandsschakelaar volgens de uitvinding vereenvoudigt.The location of the first gate region between the anode and cathode regions is a primary factor which simplifies the current breaking characteristic of the solid state switch according to the invention.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht 20 onder verwijzing naar de tekening, waarin voorkeursuitvoeringsvormen van een hoogspanningsschakelaar volgens de uitvinding is weergegeven.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, which shows preferred embodiments of a high voltage switch according to the invention.

Deze figuur toont een perspectivisch aanzicht van een stelsel 10 met een planair oppervlak 11, voorzien van een polykristallijn halfgeleideronderdeel 12, dat een monokristallijn halfgeleider-25 lichaam 16 ondersteunt, waarvan de massa een geleiding van het n-type bezit, en dat door een dielektrische laag 1¼ van het steunonderdeel 12 is gescheiden.This figure shows a perspective view of a system 10 having a planar surface 11, comprising a polycrystalline semiconductor member 12, which supports a monocrystalline semiconductor body 16, the mass of which has an n-type conductivity, and which is supported by a dielectric layer 1¼ of the support member 12 is separated.

Een gelocaliseerd eerste anodegebied 18, dat een geleiding van het p+type bezit, is in het lichaam 16 aanwezig en omvat een 30 gedeelte, dat een deel van het oppervlak 11 vormt. Een gelocaliseerd poortgebied 20, dat een geleiding van het n+type heeft, is eveneens in het lichaam 16 aanwezig en een gedeelte van dit gebied vormfceen deel van het oppervlak 11. Een gelocaliseerde derde kathodegebied 2k, dat een geleiding van het n+type heeft, is in het lichaam 16 aanwezig 35 en omvat een gedeelte, dat een deel van het oppervlak 11 vormt. Een gebied 22, dat een geleiding van het p-type heeft, omsluit het gebied 2k dicht en werkt als een onttrekkingslaag-doorstootscherm. Bo- 8007051 •r . -% -3- vendien dient dit gebied om een inversie van de gedeelten van het i -i nhflAin 16 aan of hij het oppervlak 11 tussen de gebieden 20 en 2k te belemmeren. Het poortgebied 20 bevindt zich tussen het anodegebied 13 en het gebied 22 en is door zaassagedeelten van het lichaam 5 16 van het n-type van deze. beide gebieden gescheiden. De specifieke weerstanden van de gebieden 18, 20 en 2k zijn gering vergeleken met die van de massagedeelten van het lichaam 16. De specifieke weerstand van het gebied 22 ligt tussen die van het kathodegebied 2k en die van het massagedeelte van het lichaam 16.A localized first anode region 18, which has a p + type conductance, is present in the body 16 and comprises a portion which forms part of the surface 11. A localized gate region 20, which has an n + type conduction, is also present in the body 16 and part of this region forms part of the surface 11. A localized third cathode region 2k, which has an n + type conduction , is present in the body 16 and comprises a portion which forms part of the surface 11. An area 22, which has a p-type guide, encloses the area 2k and acts as an extraction layer piercing screen. Bo- 8007051 • r. In addition, this region serves to inhibit an inversion of the portions of the i-inhflAin 16 to whether it obstructs the surface 11 between the regions 20 and 2k. The gate region 20 is located between the anode region 13 and the region 22 and is by n-type body 5 of the zassage portions of the body. both areas separated. The specific resistances of the regions 18, 20 and 2k are small compared to those of the mass portions of the body 16. The specific resistivity of the region 22 is between that of the cathode region 2k and that of the mass portion of the body 16.

10 De elektroden 28, 30 en 32 zijn geleiders, welke een contact met kleine weerstand met de oppervlaktegedèelten van de resp. gebieden 18, 20 en 2^ maken. Een geperforeerd dielektricum bedekt het hoofdvlak 11 om de elektroden 28, 30 en 32 ten opzichte van alle gebieden te isoleren, welke verschillen van die, waarvan 15 is beoogd, dat deze elektrisch worden gecontacteerd. Een elektrode 36 vormt een contact met een kleine weerstand met de steun 12 via een sterk gedoteerd gebied 3^, dat van hetzelfde n-geleidingstype is als de steun 12.The electrodes 28, 30 and 32 are conductors which have a small resistance contact with the surface portions of the resp. areas 18, 20 and 2 ^. A perforated dielectric covers the main face 11 to insulate the electrodes 28, 30 and 32 from all areas different from those which 15 are intended to be electrically contacted. An electrode 36 forms a low resistance contact to the support 12 through a highly doped region 3, which is of the same n-conductivity type as the support 12.

Bij voorkeur bestaan de steun 12 en het lichaam 16 elk 20 uit silicium, waarbij de steun 12 een geleiding van het n- of p- type bezit. Zoals aangegeven, overlappen de elektroden 28, 30 en 32 bij voorkeur de halfgeleidergebieden, waarmee zij een contact met kleine weerstand maken ofschoon zij ten opzichte daarvan elektrisch zijn geïsoleerd door gedeelten van de laag 26. De elektrode 32 over-25 lapt verder volledig het gebied 22. Deze overlapping, welke bekend staat als "field plating" vereenvoudigt een hoogspanningswerking omdat hierdoor de spanning waarbij doorslag optreedt, wordt verhoogd.Preferably, the support 12 and the body 16 each consist of silicon, the support 12 having an n- or p-type guide. As indicated, electrodes 28, 30 and 32 preferably overlap the semiconductor regions with which they make low resistance contact although electrically insulated therefrom by portions of the layer 26. The electrode 32 further completely overlaps the region 22. This overlap, known as "field plating", simplifies high voltage operation because it increases the voltage at which breakdown occurs.

Bij de illustratieve uitvoeringsvorm bestaan de steun 12, het lichaam 16 en de gebieden 18, 20, 22, 2k en 3¼ alle uit silicium 30 en hebben deze respectieirelijk een geleiding van het n-, n-, p+, n+, p, n+ en n+type, waarbij het "+" teken een relatief geringe specifieke weerstand aanduidt en het "-"-teken een rela:ief grote specifieke weerstand aanduidt. De dielektrische laag ih bestaat uit siliciumdioxyde en de elektroden 28, 30, 32 en 36 bestaan alle uit 35 aluminiumlagen.In the illustrative embodiment, the support 12, body 16, and regions 18, 20, 22, 2k, and 3¼ all consist of silicon 30 and have a conductance of the n-, n-, p +, n +, p, n +, and n + type, where the "+" sign indicates a relatively low specific resistance and the "-" sign indicates a relatively large specific resistance. The dielectric layer ih consists of silicon dioxide and the electrodes 28, 30, 32 and 36 all consist of 35 aluminum layers.

Men kan een aantal gescheiden lichamen 16 in een gemeenschappelijke steun 12 vormen om in een geïntegreerd stelsel een aantal schakelaars te verschaffen.A number of separate bodies 16 can be formed in a common support 12 to provide a number of switches in an integrated system.

qη Π7η ς 1 -1+-qη Π7η ς 1 -1 + -

De inrichting 10 wordt meer in het bijzonder bedreven als een schakelaar met een baan met kleine impedantie tussen het ano-de-gebied 18 en het kathodegebied 2k wanneer de schakelaar zich in de IN-(geleidende)toestand bevindt en een baan met grote impedantie 5 tussen deze twee gebieden wanneer de schakelaar zich in de UIT- (blokkerings)toestand bevindt. De potentiaal, welke aan het poortgebied 20 wordt aangelegd, bepaalt de toestand van de schakelaar, vanneer op de andere elektroden geschikte bedrijfs spanningen worden onderhouden. De geleiding tussen het anodegebied 18 en het kathode-10 gebied 2k treedt op, indien de potentiaal van het anodegebied 18 vddoende groter is dan die van het kathodegebied 2k en indien de potentiaal van het poortgebied 20 lager ligt dan de potentiaal van het anodegebied 18. Tijdens de IH-toestand worden vanuit het anodegebied 18 gaten in het lichaam 16 geïnjecteerd en worden vanuit het 15 kathodegebied 2k elektronen in het lichaam 16 geïnjecteerd.More specifically, the device 10 is operated as a switch with a low impedance path between the anode region 18 and the cathode region 2k when the switch is in the IN (conductive) state and a high impedance path 5 between these two areas when the switch is in the OFF (inhibit) state. The potential applied to the gate region 20 determines the state of the switch when appropriate operating voltages are maintained on the other electrodes. The conduction between the anode region 18 and the cathode-10 region 2k occurs if the potential of the anode region 18 is sufficiently greater than that of the cathode region 2k and if the potential of the gate region 20 is lower than the potential of the anode region 18. During the IH state, holes are injected into the body 16 from the anode region 18 and 2k electrons are injected into the body 16 from the cathode region.

Deze gaten en elektronen zijn in een voldoend aantal aanwezig om een plasma te vormen, dat het lichaam 16 wat geleiding betreft moduleert. Hierdoor wordt de weerstand van het lichaam 16 zodanig verlaagd, dat de weerstand tussen het anodegebied 18 en het kathode— 20 gebied 2k betrekkelijk gering is wanneer de inrichting 10 in de IN— toestand werkt. Dit type werking wordt aangeduid als een dubbele dra-gerinjectie.These holes and electrons are present in sufficient numbers to form a plasma that modulates the body 16 in terms of conduction. This reduces the resistance of the body 16 such that the resistance between the anode region 18 and the cathode region 2k is relatively small when the device 10 is operating in the ON state. This type of action is referred to as a double carrier injection.

Het gebied 22 draagt ertoe bij de doorslag van een ont-trekkingslaag, die tijdens het bedrijf tussen het poortgebied 20 en 25 het kathodegebied 2k wordt gevormd, te begrenzen en draagt bij tot het belemmeren van de vorming van een oppervlakteinversielaag tussen deze twee gebieden. Bovendien kunnen het poortgebied 20 en het kathodegebied 2k hierdoor gemakkelijker dicht bij elkaar worden gebracht. Hierdoor wordt een betrekkelijk geringe weerstand tussen het anode-30 gebied 18 en het kathodegebied 2k tijdens de IN-toestand vereenvou digd.The region 22 contributes to delimiting the breakdown of an extraction layer which is formed between the gate region 20 and 25 the cathode region 2k during operation and contributes to inhibiting the formation of a surface inversion layer between these two regions. In addition, the gate region 20 and the cathode region 2k can hereby be brought closer together more easily. This simplifies a relatively low resistance between the anode region 18 and the cathode region 2k during the IN state.

De steun 12 wordt meer in het bijzonder op het meest positieve potentiaalniveau, dat beschikbaar is, gehouden. De geleiding tussen het anodegebied 18 en het kathodegebied 2b wordt belemmerd of 35 afgesneden indien de potentiaal van het poortgebied 20 voldoende meer positief is dan die van het anodegebied 18, het kathodegebied 2k en het gebied 22. De hoeveelheid extra positieve potentiaal, welke 8007051 & --. -5- nodig is om de geleiding te "beletten, of. af te snijden, is een funktie van de geometrie en de verontreinigingsconcentratie-(doteer}-niveaus van de inrichting. Deze positieve poortpotentiaal veroorzaakt, dat een dwarsdoorsnedegedeelte van het lichaam 16 tussen het poortgehied 5 20 en de dielektrische laag 14 een meer positieve potentiaal heeft dan het anodegebied 18, het kathodegebied 2k en/of het gebied 22.More specifically, support 12 is held at the most positive potential level available. The conductance between the anode region 18 and the cathode region 2b is obstructed or cut off if the potential of the gate region 20 is sufficiently more positive than that of the anode region 18, the cathode region 2k and the region 22. The amount of additional positive potential which 8007051 & -. -5- required to "prevent" or cut the conductivity is a function of the geometry and impurity concentration (dopant} levels) of the device. This positive gate potential causes a cross-sectional portion of the body 16 to be between the gate region 20 and the dielectric layer 14 has a more positive potential than the anode region 18, the cathode region 2k and / or the region 22.

Deze positieve potentiaalbarrière belemmert de geleiding van gaten vanuit het anodegebied 18 naar het kathodegebied 2k. Bovendien worden bij de overgangen van de anodegebieden 18 en het lichaam l6 en bij 10 het gebied 22 en het lichaam 16 onttrekkingsgebieden gevormd. Het elektrische veld in de gevormde onttrekkingsgebieden dient om de gaten in het anodegebied 18 en het gebied 22 vast te houden en beperkt derhalve de stroom tussen de anode- en kathodegebieden (18 en 2h). Het poortgebied 20 zamelt de elektronen op, die bij het kathode-15 gebied 2k worden geemitteerd, voordat deze het anodegebied 18 kunnen bereiken.This positive potential barrier hinders the conduction of holes from the anode region 18 to the cathode region 2k. In addition, extraction regions are formed at the junctions of the anode regions 18 and the body 16 and at 10 the region 22 and the body 16. The electric field in the formed extraction regions serves to retain the holes in the anode region 18 and the region 22 and thus limits the current between the anode and cathode regions (18 and 2h). The gate region 20 collects the electrons emitted at the cathode region 2k before they can reach the anode region 18.

Tijdens de IW-toestand van de inrichting 10 wordt de overgangsdiode, welke het anodegebied l8 en het halfgeleiderlichaam 16 omvat, in de doorlaatrichting voorgespannen. Er zijn normaliter 20 stroombegrenzingsorganen, zoals een belasting (niet afgebeeld] aan wezig om de geleiding over de in de doorlaatrichting voorgespannen diode te begrenzen. Wanneer de inrichting 10 zich in de IH-toestand bevindt, kan de potentiaal van het poortgehied 20 boven de potentiaal van het anodegebied 18 worden verhoogd en zal een stroom tussen 25 het anodegebied 18 en het kathodegebied 2k blijven vloeien totdat het gedeelte van het halfgeleiderlichaam 16 onder het poortgehied 20 en naar beneden naar de dielektrische laag I1»· een meer positieve potentiaal heeft dan het anodegebied 18, het kathodegebied 2k en het gebied. 22.During the IW state of the device 10, the transition diode, which includes the anode region 18 and the semiconductor body 16, is biased in the forward direction. There are normally 20 current limiting means, such as a load (not shown), to limit conduction across the forward biased diode When the device 10 is in the IH state, the potential of the gate 20 may be above the potential from the anode region 18 and a current will flow between the anode region 18 and the cathode region 2k until the portion of the semiconductor body 16 below the gate region 20 and down to the dielectric layer 11 has a more positive potential than the anode region 18, the cathode region 2k and the region 22.

30 Een bepaalde uitvoeringsvorm kan de volgende constructie hebben. Het steunonderdeel 12. bestaat uit een siliciumsubstraat van het n-type met een dikte van 0;^6-0,56 mm voor het verschaffen van een mechanische ondersteuning, met een verontreinigingsconcentratie . . U ... 3 van bij benadering 2x10 J verontremigmgen-cm , overeenkomende met 35 een specifieke weerstand, welke groter is dan 100 ohm-cm. De andere afmetingen worden bepaald door de afmeting en het aantal lichamen 16 dat aanwezig moet zijn. De dielektrische laag lU bestaat uit een 8007051 -6- siliciumdioxydelaag met een dikte.Tan 2-4 micron. Eet lichaam 16 heeft meer in het bijzonder een dikte van 30-55 micron, een lengte van ongeveer 430 micron, een breedte van 300 micron en bezit een geleiding van het n-type met een verontreinigingsconcentratie in het ge-5 bied van bij benadering 5-9x10 verontreinigingen/cm . Het anode- gebied 18 heeft een geleiding van p+type, heeft een dikte van meer in het bijzonder 2-4 micron, een breedte van 44 micron, een lengte van 52 micron en een verontreinigingsconcentratie van bij benadering 10 7 verontreinigingen/cm of meer. De elektrode 28 bestaat meer in 10 het bijzonder uit aluminium met een dikte van 1,5 micron, een breedte van 84 micron en een lengte van 105 micron. Het gebied 20 heeft een geleiding van het n+type en heeft een dikte van meer in het bijzonder 2-20 micron, een breedte van 15 micron, een lengte van 300 micron een een verontreinigings concentratie van bij benadering 15 1019 verontreinigingen/cm^ of meer. De elektrode 30 bestaat uit aluminium, heeft een dikte van 1,5 micron, een breedte, van 50 micron en een lengte van 340 micron. De afstand tussen naast elkaar gelegen randen van de elektroden 28 en 30 en tussen naast elkaar gelegen randen van de elektroden 30 en 32 bedraagt in beide gevallen meer in 20 het bijzonder 40 micron. Het gebied 22 heeft een geleiding van het p-type en heeft meer in het bijzonder een dikte van 3-6 micron, een breedte van 64 micron, een lengte van 60 micron en een veront- 1T 18 reinigingsconcentratie van bij benadering 10J tot 10 verontrei-A particular embodiment may have the following construction. The support member 12. consists of an n-type silicon substrate with a thickness of 0.5-6.56 mm for providing a mechanical support, with an impurity concentration. . U ... 3 of approximately 2 × 10 J inhibitory cm, corresponding to a specific resistance greater than 100 ohm-cm. The other dimensions are determined by the size and number of bodies 16 to be present. The dielectric layer 1U consists of an 8007051-6 silicon dioxide layer with a thickness of 2-4 microns. More specifically, the body 16 has a thickness of 30-55 microns, a length of about 430 microns, a width of 300 microns, and has an n-type conductivity with an impurity concentration in the range of approximately 5 -9x10 impurities / cm. The anode region 18 has a conductivity of p + type, has a thickness of more particularly 2-4 microns, a width of 44 microns, a length of 52 microns and a contamination concentration of approximately 10 7 impurities / cm or more . More specifically, the electrode 28 consists of aluminum with a thickness of 1.5 microns, a width of 84 microns and a length of 105 microns. The region 20 has an n + type conductivity and has a thickness of more particularly 2-20 microns, a width of 15 microns, a length of 300 microns and an impurity concentration of approximately 15 1019 impurities / cm 3 or Lake. The electrode 30 consists of aluminum, has a thickness of 1.5 microns, a width of 50 microns and a length of 340 microns. The distance between adjacent edges of electrodes 28 and 30 and between adjacent edges of electrodes 30 and 32 in both cases is more particularly 40 microns. The region 22 has a p-type conductivity and more particularly has a thickness of 3-6 microns, a width of 64 microns, a length of 60 microns and an impurity concentration of approximately 10J to 10 impurities. -

OO

nigingen/cm . Het kathodegebied 24 heeft een geleiding van het n+ 25 type en heeft meer in het bijzonder een dikte van 2 micron, een breedte van 48 micron, een lengte van 44 micron en een verontrei-nigingsconcentratie van bij benadering 10^ verontreinigingen/cm^ of meer. De elektrode 32 bestaat uit aluminium, bezit een dikte van 1,5 micron, een breedte van 104 micron en een lengte van 104 micron.tendencies / cm. The cathode region 24 has an n + 25 type conductivity and more particularly has a thickness of 2 microns, a width of 48 microns, a length of 44 microns and an impurity concentration of approximately 10 µm impurities / cm 3 or more . The electrode 32 consists of aluminum, has a thickness of 1.5 microns, a width of 104 microns and a length of 104 microns.

30 De afstand tussen de uiteinden van de gebieden 18. en 22 en de respectieve uiteinden van het lichaam 16 bedraagt meer in het bijzonder 55 micron. De afstand tussen de anodegebieden 18 en het poortgebied 20 bedraagt meer in het bijzonder 74 micron evenals de afstand tussen het poortgebied 20 en het gebied 22. Het gebied 34 heeft een gelei-35 ding van het n+type en heeft meer in het bijzonder een gebied van 2 micron, een breedte van 26 micron, een lengte van 26 micron en 19 3 een verontreinigingsconcentratie van 10 verontreinigingen/cm of 8007051 -7- meer. De elektrode 36 bestaat uit aluminium met een dikte van 1,5 micron, een breedte van 26 micron en een lengte van 26 micron.The distance between the ends of the regions 18 and 22 and the respective ends of the body 16 is more particularly 55 microns. The distance between the anode regions 18 and the gate region 20 is more particularly 74 microns as is the distance between the gate region 20 and the region 22. The region 34 has an n + type conductivity and more particularly has a area of 2 microns, a width of 26 microns, a length of 26 microns and a contamination concentration of 10 impurities / cm or 8007051 -7- more. The electrode 36 consists of aluminum with a thickness of 1.5 microns, a width of 26 microns and a length of 26 microns.

De bovenbeschreven uitvoeringsvormen zijn slechts ter illustratie van het algemene principe van de uitvinding gegeven.The above described embodiments are only illustrative of the general principle of the invention.

5 Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende varianten mogelijk. Zo kan het steunonderdeel 12 ook bestaan uit p-type silicium, galliumarsenide, saffier, een geleider of een elektrische inactief materiaal. Indien het gebied 12 een elektrisch... inactief materiaal is, kan de dielektrische laag 14 worden geelimineerd. Voorts kan 10 het lichaam 16 als een inrichting met luchtisolatie worden uitgevoerd. Hierdoor kan het. steunonderdeel 12 worden geelimineerd. Voorts kunnen de elektroden bestaan uit gedoteerde polysilicium, gouden, titaan- of andere type geleiders. Verder kunnen de verontreinigings-concentratieniveau's, de afstanden tussen de verschillende gebieden 15 en andere dimensies van gebieden zodanig worden ingesteld, dat geheel andere bedrijfsspanningen en stromen, dan beschreven, mogelijk zijn. Verder kan het siliciumdioxyde worden vervangen door andere di-elektrische materialen, zoals siliciumnitride. Voorts kan het gelei dings type van alle gebieden in de dielektrische laag worden omge-20 keerd mits de spanningspolariteiten op een geschikte wijze worden veranderd. Verder kan met het gebied 22 een elektrisch contact tot stand worden gebracht. Afhankelijk van de specifieke weerstand van het gebied 22 kan het elektrische contact daarmede direkt met het gebied 22 of via een halfgeleidercontactgebied van het p+type, 25 dan in een gedeelte van het gebied 22 aanwezig is, tot stand worden gebracht. Het gebied 22 kan dan als een tweede poort gebied van de inrichting worden gebruikt. Het is duidelijk, dat het gebruik van twee inrichtingen volgens de uitvinding, waarbij de kathode van de ene met de anode van de andere is gekoppeld, en de eerste poortgebieden 30 20 gemeenschappelijk zijn, voorziet in een bidirektionele schakelaar, waarbij een wisselstroom en gelijkstroomwerking mogelijk is.Different variants are possible within the scope of the invention. For example, the support member 12 may also consist of p-type silicon, gallium arsenide, sapphire, a conductor or an electrically inactive material. If the region 12 is an electrically ... inactive material, the dielectric layer 14 can be eliminated. Furthermore, the body 16 can be designed as an air-insulated device. This makes it possible. support member 12 is eliminated. In addition, the electrodes may consist of doped polysilicon, gold, titanium, or other type of conductors. Furthermore, the contamination concentration levels, the distances between the different regions 15 and other dimensions of regions can be adjusted so that completely different operating voltages and currents than described are possible. Furthermore, the silicon dioxide can be replaced by other dielectric materials, such as silicon nitride. Furthermore, the conductivity type of all areas in the dielectric layer can be reversed provided that the voltage polarities are appropriately changed. Furthermore, an electrical contact can be made with the region 22. Depending on the specific resistance of the region 22, the electrical contact therewith can be effected directly with the region 22 or via a p + type semiconductor contact region than is present in a portion of the region 22. The area 22 can then be used as a second gate area of the device. It is clear that the use of two devices according to the invention, in which the cathode of one is coupled to the anode of the other, and the first gate regions are common, provides a bidirectional switch, allowing alternating current and direct current operation is.

80070518007051

Claims

1. Switching device comprising a semiconductor body, a mass portion of which has a first conductivity type, a first region present in the body with a second conductivity type, opposite to that of the first type, a second region, which is located in the body. and is of the first conductivity type, a third region of the second conductivity type, said third region surrounding and contacting the second region, a gate region located in the body and of the first conductivity type, the first, third and gate regions are mutually separated by portions of the mass of the semiconductor body and are present on a first major surface of the body, the specific resistance of the body mass being greater than the specific resistance of the first, second, third and gate regions wherein the parameters of the device are such that when an excess voltage is applied to the field region, i n the body extraction regions are formed and the potential of the portion of the mass below the gate region and above the dielectric layer is more positive than that of the first, second and third regions, so that a current flows between the first and second regions substantially impeded, and that when a second voltage is applied to the gate region and suitable voltages are applied to the first and second regions, a flow path with relatively low resistance between the first and second regions is created by double carrier injection, characterized that the gate region (20) is located essentially directly between the first region (18) and the third region (22).

Switching entrance according to claim 1, characterized in that the semiconductor body (16) is separated by a dielectric layer (I) 30 from a semiconductor supporting part (12).

System comprising a number of switching devices according to claim 2, characterized in that each switching device is present in a semiconductor support part (12) and is dielectrically (1U) separated from another device.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the semiconductive supporting part is intended to be coupled to a separate electrode.

5. Device according to claim 2 or 3, characterized in 8007051 V; -9- »that the semiconductor support member has an n- or p-type guide, the semiconductor body, the second and third regions have an n-type guide, the first and fourth regions have a p-type guide have, the specific resistance of the first, second and third regions is less than that of the mass portion of the semiconductor body, and the specific resistance of the fourth region is between that of the first region and the mass portion of the semiconductor body.

6. A device according to claim 5, characterized in that the semiconductor support member is intended to be coupled to a separate electrode.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the semiconductor supporting part has an n- or p-type conductor, the semiconductor body and the second and third regionsu have a p-type conduction, the first and fourth regions have an n-type conductivity, the specific resistance of the first, second and third regions is less than that of the mass portion of the semiconductor body, and the specific resistance of a fourth region is between that of the first region and the mass portion of the semiconductor body.

8. Device according to claim 7, characterized in that the semiconductor supporting part is intended to be coupled to a separate electrode. 25 8007051