DE1274245B

DE1274245B - Halbleiter-Gleichrichterdiode fuer Starkstrom

Info

Publication number: DE1274245B
Application number: DES97625A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Adolf Herlet; Dr-Ing Hubert Patalong
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-06-15
Filing date: 1965-06-15
Publication date: 1968-08-01
Also published as: JPS4841072B1; GB1079309A; NO115782B; BE682361A; AT254986B; DK121386B; CH442532A; US3439239A; NL6608289A; SE333609B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1274245

Aktenzeichen: P 12 74 245.9-33 (S 97625)

Anmeldetag: 15. Juni 1965

Auslegetag: !.August 1968

Die Erfindung betrifft eine Halbleiter-Gleichrichterdiode für Starkstrom mit einem einkristallinen flachen Siliziumkörper, der eine erste äußere Schicht von gegebenem Leitungstyp und eine zweite äußere Schicht von entgegengesetztem Leitungstyp, beide Schichten mit Dotierungskonzentrationen höher als 10¹⁷cnr~^s, und zwischen ihnen zwei Innenschichten mit niedrigeren Dotierungskonzentrationen, und zwar eine erste Innenschicht vom gleichen Leitungstyp wie die ihr benachbarte erste Außenschicht und eine zweite Innenschicht vom gleichen Leitungstyp wie die ihr benachbarte zweite Außenschicht, und zwischen den beiden Innenschichten einen pn-übergang aufweist. Die Erfindung besteht darin, daß die erste Innenschicht eine wenigstens annähernd gleichmäßige und um mehrere Zehnerpotenzen schwächere Dotierungskonzentration aufweist als die angrenzende Außenschicht und daß die Dotierungskonzentration der zweiten Innenschicht mindestens in der Nähe des pn-Überganges mit zunehmendem Abstand von diesem angenähert exponentiell ansteigt, und zwar derart, daß die Abstandslänge λ, über der die Dotierungskonzentration um den Faktor e — 2,7 ... ansteigt, 7 bis 13 μ beträgt.

Es ist zwar bereits eine Halbleiter-Gleichrichterdiode mit einem einkristallinen flachen Halbleiterkörper aus Silizium für hohe Ströme bekannt, bei der die eine Seite der p-leitenden Siliziumscheibe mit Phosphor und die andere Seite mit Bor so dotiert ist, daß an dem hierbei entstehenden pn-übergang einerseits eine schwach und eine stark dotierte n-leitende Schicht und andererseits eine schwach und eine stark dotierte p-leitende Schicht angrenzt (vgl. Zeitschrift »Bell Laboratories Record«, Bd. 34 [1956], Nr. 5, S. 161 bis 164). Aber mit einer solchen doppelt diffundierten Halbleiter-Gleichrichterdiode lassen sich die Vorteile der Halbleiter-Gleichrichterdiode nach der Erfindung nicht erzielen.

Die Halbleiter-Gleichrichterdiode nach der Erfindung weist nämlich die Vorteile auf, daß ihre Betriebsweise verbessert und ihre Betriebssicherheit bzw. ihre zulässige Spannungsbeanspruchung erhöht ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei Lawinendurchbrüchen infolge von Überspannungen in Sperrrichtung die Gefahr eines lokalen Steilanstiegs des Sperrstromes, der die Halbleiter-Gleichrichterdiode zerstören könnte, so herabgesetzt ist, daß im Fall eines Lawinendurchbruchs dieser Vorgang sich stets über den ganzen, für den Durchgang eines erhöhten Sperrstromes verfügbaren Halbleiterquerschnitt ausdehnt und bei sehr gleichmäßiger Verteilung des Stromes über die ganze Fläche dieses Querschnitts Halbleiter-Gleichrichterdiode für Starkstrom

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München,

8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Adolf Herlet, 8551 Pretzfeld;

Dr.-Ing. Hubert Patalong, 8553 Ebermannstadt

abspielt. Durch eine solche weitgehend gleichmäßige Flächenbeanspruchung wird die Strombelastbarkeit in Sperrichtung erhöht. Weitere Verbesserungen der Eigenschaften der Halbleiter-Gleichrichterdiode werden durch die im folgenden Ausführungsbeispiel der Erfindung geschilderten Maßnahmen zur Ausführung einer Halbleiter-Gleichrichterdiode nach der Erfindung, wie Wahl der spezifischen Widerstandswerte und Bemessung der Dicken der verschiedenen Schichten des Halbleiterkörpers, erhalten. Dabei gelingt es, die Bestimmungsgrößen der Halbleiter-Gleichrichterdiode so aufeinander abzustimmen, daß optimale Durchlaß- und Sperrwerte erzielt werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Halbleiter-Gleichrichterdiode und den dargestellten dazugehörigen Diagrammen näher erläutert. In

F i g. 1 ist die kontaktierte Halbleiterscheibe einer Halbleiter-Gleichrichterdiode im Querschnitt dargestellt;

F i g. 2 veranschaulicht die Folge der Halbleiterschichten in der Ebene eines Schnittes durch die Achse der Halbleiter-Gleichrichterdiode;

F i g. 3 zeigt den Verlauf der Dotierungskonzentration in den einzelnen Schichten; bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die gleichmäßig dotierte Schicht η-leitend ist;

F i g. 4 zeigt experimentell und rechnerisch ermittelte Kenngrößen für die maximale Sperrfähigkeit der Halbleiter-Gleichrichterdiode in Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand der n-leitenden Innenschicht.

809 588/329

In F i g. 1 bezeichnet 2 den unverändert gebliebenen gleichmäßig dotierten Kern eines beispielsweise η-leitenden scheibenförmigen Siliziumeinkristalls mit einem spezifischen Widerstand zwischen 50 und 150 Ohm · cm, dessen ursprüngliche Querschnittsform durch die gestrichelte Ergänzungslinie angedeutet ist. Durch allseitige Eindiffusion von Akzeptoren, vorzugsweise von Aluminium und gegebenenfalls zusätzlich Gallium, mittels eines bekannten Verfahrens wurde der Leitungscharakter einer etwa 60 bis 100 μ dicken Schicht 3 in den p-Leitungstyp umgewandelt, so daß nach Abläppen dieser diffundierten p-Schicht von einer Flachseite und Entfernen des Randes der Halbleiterscheibe mittels Sandstrahlen und/oder Ätzen eine an die Oberfläche stoßende pn-Übergangsfläche entstanden ist. Die Akzeptoren können jedoch auch nur einseitig in eine um die Dicke der p-leitendeen Schicht dünneren Siliziumscheibe mittels eines bekannten Verfahrens eindiffundiert sein, das unter der Bezeichnung Fotoresisttech- a° nik bekannt ist.

In diesem Fall wird das Abläppen nach der Diffusion erspart. Das Abläppen ist auch dann nicht erforderlich, wenn mittels eines als Epitaxialverfahren bekannten Verfahrens weiteres Silizium einkristallin auf einer Seite eines scheibenförmigen einkristallinen η-leitenden Siliziumkerns 2 niedergeschlagen wird. Dadurch wird der Siliziumkern 2 um die Schicht 3 verdickt. Solche Verfahren, wie beispielsweise das Abscheiden von Silizium durch pyrolytisches Zersetzen einer gasförmigen Siliziumverbindung, z. B. SiHCl₃ oder SiCl₄, unter Mitwirkung eines Trägerund Reaktionsgases, z. B. H₂, oder das einkristalline Abscheiden von Silizium mittels Aufdampfen oder das Kathodenzerstäuben und gleichzeitiges teilweises Abtragen von niedergeschlagenem Silizium, ermöglichen es, durch willkürliche Veränderung der zugesetzten Mengenanteile an Dotierungsmaterial während der Bildung der Halbleiterschicht einen beliebigen Verlauf der Konzentrationswerte über der Scheibendicke zu erzielen.

Eine äußere Schicht 6 der in F i g. 1 dargestellten Siliziumscheibe ist durch Einlegieren eines Akzeptoren bildenden Metalls, vorzugsweise Aluminium, erzeugt. Beispielsweise wird die Siliziumscheibe mit einer auf sie gelegten Aluminiumfolie, die die ganze Flachseite bedeckt, bis über die eutektische Temperatur erhitzt. Nach Abkühlung ist eine hochdotierte p-leitende Rekristallisationsschicht 6 entstanden, die von einer als Kontaktelektrode dienenden Schicht 7, die aus einem Aluminium-Silizium-Eutektikum besteht, bedeckt wird. Vorteilhaft in einem Arbeitsgang mit dem vorerwähnten Legierungsprozeß kann eine bis über den Rand der Siliziumscheibe ragende Molybdänscheibe 8, die vorher mit einer elektrolytisch aufgebrachten und durch Erhitzen auf etwa 900° C eingebrannten Aluminiumschicht überzogen sein kann, an die Kontaktelektrode 7 anlegiert worden sein.

Auf der durch Abläppen freigelegten n-leitenden Flachseite der Siliziumscheibe ist eine äußere, hochdotierte η-leitende Schicht 5, die nur einen mittleren Bereich der Halbleiterfläche einnimmt, durch Einlegieren eines Donatoren bildenden Metalls erzeugt. Vorteilhaft wird dazu eine Goldfolie mit etwa 1% Antimongehalt verwendet. Die Gestalt und Dicke der nach Unterschreiten der eutektischen Temperatur erstarrten Gold-Silizium-Legierung sind nach vollständigem Einlegieren der Goldfolie durch deren ursprüngliche Gestalt und Dicke eindeutig bestimmt. Die Goldfolie habe die Form einer Kreisfläche, deren Durchmesser etwa 4 mm kleiner ist als der Durchmesser des n-leitenden Siliziumkerns 2. Auch die Rekristallisationsschicht 5 und die aus der Gold-Silizium-Legierung bestehende Kontaktelektrode 4 sind infolgedessen kreisförmig und von einem etwa 2 mm breiten Ring aus dem ursprünglichen n-leitenden Silizium umschlossen. Die Dicke der Goldfolie sei etwa 90 μ. An der Kontaktelektrode 4 ist eine Molybdänscheibe 10 angebracht, z. B. durch Druckkontakt, Löten oder Anlegieren, die maximal 1 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm, seitlich über die Kontaktelektrode 4 hinausragt, so daß sie die gesamte Goldelektrode bedeckt, aber doch noch genügend Abstand vom äußeren Rand des pn-Uberganges hat, um Spannungsüberschläge zu vermeiden. Der Rand der Siliziumscheibe ist durch eine Lackschicht 9, vorzugsweise Alizarinlack, geschützt.

Für die Sperrfähigkeit des pn-Uberganges ist der Gradient der Dotierungskonzentration in der benachbarten p-dotierten Innenschicht 3 bedeutsam; denn er ist unter anderem maßgebend für die Höhe der Lawinendurchbruchsspannung. Bei gegebenem Wert des spezifischen Widerstandes der n-leitenden Innenschicht 2 ist die Lawinendurchbruchsspannung um so größer, je flacher der Dotierungsgradient im benachbarten Teil der p-leitenden Innenschicht 3 ist. Da bei der Halbleiter-Geichrichterdiode nach der Erfindung die Dotierungskonzentration in der p-leitenden Innenschicht 3 in der Nähe des pn-Uberganges mit zunehmendem Abstand von diesem exponentiell ansteigt, besitzt die Halbleiter-Geichrichterdiode nach der Erfindung eine hohe Lawinendurchbruchsspannung. Vorteilhaft ist der Ausgangswert der Dotierungskonzentration in der p-leitenden Innenschicht 3 etwa gleich dem Wert der Dotierungskonzentration in der n-leitenden Innenschicht 2. Gut bewährt hat sich ein Verlauf, bei dem die Abstandslänge X, über der die Dotierungskonzentration um den Faktor e = 2,7 ansteigt, 10 μ beträgt. Damit vermieden wird, daß die für den Anstieg der Dotierungskonzentration auf den gewünschten hohen Wert notwendige Dicke der p-leitenden Innenschicht 3 zu groß wird und infolgedessen die Durchlaßspannung in unerwünschtem Maße vergrößert, kann der Anstieg der Dotierungskonzentration in der p-leitenden Innenschicht 3 in größerer Entfernung vom pn-übergang steller verlaufen als nach der Exponentialfunktion, bei der die Dotierungskonzentration über der 7 bis 13 μ betragenden Abstandslänge λ um den Faktor e = 2,7... ansteigt. Man kann dann einen verhältnismäßig flachen Gradienten in der Nähe des pn-Überganges mit einer verhältnismäßig geringen Schichtdicke kombinieren. Die Herstellung eines solchen nach außen steiler ansteigenden Konzentrationsverlaufes ist auch nach dem Diffusionsverfahren möglich, wenn dies auch im Gegensatz zum Epitaxialverfahren, mit dem, wie gesagt, jedes gewünschte Konzentrationsprofil hergestellt werden kann, an die naturgegebene Gesetzmäßigkeit der Diffusion gebunden ist. Durch Variation der Diffusionsparameter und durch Verwenden mehrerer Dotierungssubstanzen mit unterschiedlichen Diffusionskonstanten kann der Konzentrationsverlauf beeinflußt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist in dem Ausführungsbeispiel das gewünschte Konzentrations-

profil in der p-leitenden Innenschicht 3 durch geeignete Wahl der Diffusionsparameter und durch Eindiffusion von Gallium und Aluminium erreicht. Das Aluminium bestimmt den Konzentrationsverlauf in der Nähe des pn-Überganges, das Gallium den Konzentrationsverlauf im Bereich des steileren Anstiegs.

Verbesserungen der Eigenschaften der Halbleiter-Gleichrichterdiode ergeben sich auch aus hohen Werten der Dotierungskonzentration in den beiden Außenschichten 5 und 6, im Ausführungsbeispiel also durch die Legierung mit Aluminium bzw. Gold—Antimon. Im Durchlaßzustand der Halbleiter-Gleichrichterdiode dienen die beiden Außenschichten 5 und 6 als Quellgebiete, aus denen die dazwischenliegenden Innenschichten mit Stromträgern beider Polarität überschwemmt werden. Daher würden zu niedrige Dotierungskonzentrationen in den Quellgebieten zu mangelhafter Überschwemmung und als Folge davon zu einer unerwünscht hohen Durchlaßspannung führen. Aus diesem Grund wird die Dotierungskonzentration in den beiden Außenschichten höher als 10", z. B. 10¹⁸ bis 10¹⁹ cmr³ gewählt. Für die Herstellung der hohen Konzentrationswerte in den beiden Außenschichten 5 und 6 sind die bekannten Legierungsverfahren besonders gut geeignet.

Die hohe Dotierung der Quellgebiete darstellenden Außenschichten S und 6 reicht aber allein für eine genügend niedrige Durchlaßspannung nicht aus, denn die Stromträger müssen vermöge ihrer Diffusionslänge in der Lage sein, das ganze aus den beiden Innenschichten 2 und 3 bestehende Mittelgebiet zwischen den beiden Quellgebieten annähernd gleichmäßig zu überschwemmen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Dicke dieses Mittelgebietes einen Wert kleiner als etwa das Vierfache, vorzugsweise etwa gleich dem Doppelten der Diffusionslänge L bei hohen Injektionen, entsprechend einer Stromdichte im Bereich von 10 bis 200 A/cm², hat. Eine größere Dicke würde zu einem unerwünscht hohen Wert der Durchlaßspannung führen, eine kleinere die Sperrfähigkeit des pn-Überganges merklich herabsetzen, da man entweder die Dicke der p-leitenden Innenschicht 3 vermindern, d. h. einen steileren Konzentrationsgradienten in der Nahe des pn-Uberganges wählen oder aber die Dicke der η-leitenden Innenschicht 2 zu klein machen müßte. Letztere ist aber wiederum wichtig für die erreichbare Sperrfähigkeit, wie an Hand der F i g. 4 nachstehend ausgeführt wird.

In F i g. 4 ist die Lawinendurchbruchsspannung eines diffundierten pn-Überganges in einem Siliziumkörper in Abhängigkeit vom spezifischen Widerstand der η-leitenden Siliziumschicht als Kurve U_B aufgetragen. Diese Kurve gilt für einen pn-übergang mit dem bei der oben beschriebenen Gallium-Aluminium-Diffusion erhaltenen Diffusionsprofil, bei dem der pn-übergang in etwa 60 bis 100 μ Tiefe unter der Siliziumoberfläche liegt. Ferner sind für verschiedene Dicken der η-leitenden Innenschicht als Kurven U₁₁ diejenigen Spannungen eingetragen, die, in Sperrichtung angelegt, bewirken, daß die Raumladungszone an die Legierungsfront der n-leitenden Außenschicht angrenzt. Die Sperrfähigkeit von Halbleiter-Gleichrichterdioden wird zwar nicht durch diese »Raumladungs«-Durchbruchsspannung begrenzt, wenn der legierte Übergang zwischen der schwach η-leitenden Innenschicht und der legierten stark η-leitenden Außenschicht einwandfrei ist. Wenn es jedoch gelingt, die Halbleiter-Gleichrichterdiode so zu dimensionieren, daß man den »Raumladungs«- Spannungsdurchbruch vermeidet, so ist man von der Qualität dieses legierten Überganges völlig unabhängig. Die Sperreigenschaften der Halbleiter-Gleichrichterdiode sind dann nur durch einen pn-übergang mit einer niedrigen gleichmäßigen Dotierungskonzentration auf seiner einen Seite und mit daran anschließendem flachem und exponentiell ansteigendem Verlauf der Dotierungskonzentration auf seiner anderen Seite bestimmt.

Mit einem solchen pn-übergang wird eine hohe Stoßüberlastbarkeit in Sperrichtung erreicht, und zwar, wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, um so vollkommener, wenn der spezifische Widerstand der schwach dotierten η-leitenden Innenschicht über den ganzen Querschnitt möglichst gleich ist; denn ein Lawinendurchbruch würde bei zunehmender Spannung zuerst an einer solchen Stelle des Querschnittes einsetzen, die einen besonders niedrigen Wert des spezifischen Widerstandes hat. Deshalb wählt man vorteilhaft als Ausgangmaterial für die Fertigung der Halbleiter-Gleichrichterdiode ein Silizium, bei dem die lokalen Abweichungen des spezifischen Widerstandes von dem Durchschnittswert des betreffenden Querschnitts höchstens 10 °/o betragen.

Wie aus F i g. 4 weiter zu entnehmen ist, ist die Sperrfähigkeit um so höher, je größer man die Dicke W_n der η-leitenden Innenschicht wählt. Es bringt jedoch wenig Nutzen, über 250 μ hinauszugehen, weil sonst die Bedingung, daß die Dicke des bei Stromdurchgang in Durchlaßrichtung von Stromträgern überschwemmten Mittelgebietes das Vierfache der Diffusionslänge L bei hohen Injektionen nicht überschreiten soll, mit den zur Zeit beherrschten Herstellungsverfahren für Halbleiter-Gleichrichterdioden nicht mehr eingehalten werden kann.

Wie schon beschrieben, beträgt die Dicke der diffundierten p-leitenden Innenschicht 3 etwa 60 bis 100 μ. Diese Dicke ist für ein flaches Diffusionsprofil erforderlich. Ein Teil dieser p-leitenden Innenschicht 3, etwa 30 μ, ist durch das Einlegieren des Akzeptoren bildenden Materials, bespielsweise der Aluminiumfolie, abgebaut und umkristallisiert. Da sich bei diffundierten pn-Übergängen die Raumladungszone auch in den diffundierten Bereich ausbreitet, soll der Abstand der Legierungsfront von dem diffundierten pn-übergang möglichst 30 bis 70 μ betragen, damit die Gefahr vermieden wird, daß Unregelmäßigkeiten der Legierungsfront die Sperreigenschaft beeinträchtigen. Da man eine Gesamtdicke von etwa 320 μ zwischen den Legierungsfronten der beiden Quellgebiete aus den erwähnten Gründen nicht überschreiten wird, verbleibt für die schwach dotierte η-leitende Innenschicht 2 eine Dicke W_n von 150 bis 250 μ. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, ist für diese Schichtdicken ein spezifischer Widerstand des η-leitenden Kerns 2 von 50 bis 150 Ohm · cm zur Erzielung einer hohen Sperrfähigkeit besonders günstig, weil mit größerer Schichtdicke und höherem spezifischem Widerstand die Sperrfähigkeit, aber etwas auch die Durchlaßspannung anwächst.

Durch die Ausbildung der Halbleiter-Gleichrichterdiode nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung können maximale Sperrspannungen der Halb-

leiter-Gleichrichterdiode von über 2000 V erzielt werden. Da die Schichtendicken und die Dotierungskonzentrationen so bemessen sind, daß die Raumladungszone weder an die Legierungsgrenze auf der Aluminiumseite noch an die Legierungsgrenze auf der Gold-Antimon-Seite anstößt, ist eine bestimmte Sperrfähigkeit durch den mittels Diffusion hergestellten pn-übergang sicher festgelegt. Hingegen können Unvollkommenheiten der Legierungsfronten die Sperrfähigkeit nicht beeinträchtigen. Man erhält daher in der Fertigung eine hohe Ausbeute an Halbleiter-Gleichrichterdioden, die den vorgesehenen Sperrspannungswert besitzen.

Durch die Verwendung von zwei Molybdänscheiben, von denen jede die gesamte wirksame Elektrodenfläche überdeckt, ist nicht nur eine gute Wärmeabfuhr im Dauerbetrieb nach einer beliebigen Seite hin, bei Bedarf auch nach beiden Seiten hin, möglich, sondern es werden auch kurzzeitige Überhitzungen durch Stoßbelastungen, insbesondere ao solche, die in Sperrichtung auftreten, durch Ausnutzen der Wärmekapazität der Molybdänscheiben weitgehend gemildert.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterkörper der Halbleiter-Gleichrichterdiode einen Schichtenaufbau auf, bei dem eine gleichmäßig und niedriger als alle übrigen Schichten dotierte η-leitende Innenschicht den Kern der Schichtenfolge bildet, an die sich an der einen Seite eine p-leitende Innenschicht anschließt, deren Dotierungskonzentration mit zunehmendem Abstand von der η-leitenden Innenschicht angenähert exponentiell ansteigt und an jede der beiden Innenschichten eine hochdotierte Außenschicht von jeweils gleichem Leitungstyp wie die benachbarte Innenschicht angrenzt. Jedoch kann der Schichtenaufbau auch mit Schichten jeweils vertauschten Leitungstyps unter Berücksichtigung der bekannten Materialkonstanten nach den gleichen Regeln wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erfolgen, also eine p-leitende Schicht mit gleichmäßiger Dotierungskonzentration und niedrigerer Dotierung als alle übrigen Schichten den Kern der Schichtenfolge bilden und sich an diese an der einen Seite eine η-leitende Innenschicht anschließen, deren Dotierungskonzentration mit zunehmendem Abstand von der p-leitenden Innenschicht angenähert exponentiell ansteigt, und dann an jede der beiden Innenschichten eine hochdotierte Außenschicht von jeweils gleichem Leitungstyp wie die benachbarte Innenschicht angrenzen.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiter-Gleichrichterdiode für Starkstrom mit einem einkristallinen flachen Siliziumkörper, der eine äußere Schicht von gegebenem Leitungstyp und eine zweite äußere Schicht von entgegengesetztem Leitungstyp, beide Schichten mit Dotierungskonzentrationen höher als 10¹⁷ cm~³, und zwischen ihnen zwei Innenschichten mit niedrigeren Dotierungskonzentrationen, und zwar eine erste Innenschicht vom gleichen Leitungstyp wie die ihr benachbarte erste Außenschicht und eine zweite Innenschicht vom gleichen Leitungstyp wie die ihr benachbarte zweite Außenschicht, und zwischen den beiden Innenschichten einen pn-übergang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Innenschicht (2) eine wenigstens annähernd gleichmäßige und um mehrere Zehnerpotenzen schwächere Dotierungskonzentration aufweist als die angrenzende Außenschicht (5) und daß die Dotierungskonzentration der zweiten Innenschicht (3) mindestens in der Nähe des pn-Überganges mit zunehmendem Abstand von diesem angenähert exponentiell ansteigt, und zwar derart, daß die Abstandslänge λ, über der die Dotierungskonzentration um den Faktor e = 2,7 ... ansteigt, 7 bis 13 μ beträgt.

2. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der ersten Innenschicht (2) über ihre Flächenausdehnung senkrecht zu ihrer Dicke keine lokalen Abweichungen von mehr als ±10% ihres durchschnittlichen Widerstandswertes aufweist.

3. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzentration in der zweiten Innenschicht (3) in größerem Abstand vom pn-übergang einen steiler ansteigenden Verlauf aufweist.

4. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der zweiten Innenschicht (3) 30 bis 70 μ beträgt.

5. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des aus den beiden Innenschichten (2, 3) bestehenden Mittelgebietes einen Wert kleiner als etwa das Vierfache, vorzugsweise etwa gleich dem Zweifachen der Diffusionslänge L bei hohen Injektionen hat.

6. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzentration in der ersten Außenschicht (S) einen Wert von etwa 10¹⁸ bis 10¹⁹ cm-³ hat.

7. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzentration der zweiten Außenschicht (6) etwa 10¹⁸ cnr~³ beträgt.

8. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Innenschicht (2) aus η-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand zwischen 50 und 150 Ohm · cm besteht und 150 bis 250 μ dick ist.

9. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Innenschicht (3) in der Nähe des pn-Überganges Aluminium als Dotierungssubstanz enthält.

10. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Innenschicht (3) im Bereich des steileren Konzentrationsverlaufes Gallium als Dotierungssubstanz enthält.

11. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Außenschicht (5) eine durch Einlegieren einer Donatorsubstanz, insbesondere einer antimonhaltigen Goldfolie, gebildete Rekristallisationsschicht ist.

12. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Außenschicht (6) aus einer durch Einlegieren einer Akzeptorsubstanz, insbesondere einer Aluminiumfolie, erzeugten Rekristallisationsschicht besteht.

13. Halbleiter-Gleichrichterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Außenschicht (6) über die ganze eine Flachseite des Siliziumkörpers erstreckt, während die gegenüberliegende erste Außenschicht (5) nur einen mittleren Teil der anderen Flach-

seite einnimmt und ringsherum einen etwa 2 mm breiten Rand des Siliziumkörpers freiläßt.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Bell Laboratories Record«, Bd. 34 (1956), Nr. (Mai), S. 161 bis 164.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen