DE2233786C3

DE2233786C3 - Thyristor mit erhöhter Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2233786C3
Application number: DE2233786A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.Rer.Nat. 6053 Obertshausen Roy
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-01-24
Filing date: 1972-07-10
Publication date: 1982-03-11
Also published as: DE2233786B2; DE2233786A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit hoher Leitfähigkeit in der anoden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Leitfähigkeit in den Basiszonen, bei dem eine Anode die anodenseitige Emitterzone, eine Kathode die kathodenseitige Emitterzone und eine Steuerelektrode die Steuerbasiszone kontaktiert und bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden mit Hilfe eines Steuerstromes eine erhöhte Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Steuerbasiszone, mit Abstand von den pn-Übergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen, ein im Vergleich zu dem übrigen Teil der Steuerbasiszone hochdotierter zusammenhängender Bereich gleichen Leitungstyps angeordnet ist, der, von dem Kontakt der Steuerelektrode ausgehend, sich finger- oder netzförmig in der ganzen Steuerbasiszone erstreckt und so Strombahnen für den Steuerstrom bildet, nach DBP 22 03 156.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung nach DBP 22 03 156 gehen bei einem solchen Thyristor von einem zentral angeordneten Steuerkontakt radialsymmetrisch sich erstreckende, fingerförmige Steuerstrombahnen aus, die eine um Größenordnungen höhere Dotierungskonzentration als die übrige Steuerbasiszone aufweisen und die zumindest an ihren Enden ankerförmig verästelt sind. Diese Steuerstrombahnen sind in den Abmessungen und in der Dotierungskonzentration derart bemessen, daß der Spannungsabfali des Steuerstromes in den Steuerstrombahnen bei Zimmertemperatur höchstens 25 mV beträgt, und daß bei vorgegebener Flächengröße der die Steuerstrombahnen bildenden Finger die Breite dieser Finger entsprechend der mit zunehmender Entfernung vom Kontakt der Steuerelektrode abnehmenden Strombelegung der Finger abnimmt.

Um den Zündvorgang bei einem derartigen Thyristor noch mehr zu beschleunigen, können erfindungsgemäß die Steuerstrombahnen in verschiedener Weise gestaltet sein. Die Steuerstrombahnen können zwei unter einem Winkel sich schneidende Scharen von unter sich parallelen geradlinigen Steuerstrombahnen bilden, die in den Schnittpunkten netzförmig miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Des weiteren können die von einem Kontakt der Steuerelektrode ausgehenden Steuerstrombahnen durch hierzu Trajektorien bildende Strombahnen, und speziell von einem zentralen Kontakt der Steuerelektrode radialsymmetrisch ausgehende Finger der Steuerstrombahnen durch in bezug auf diesen Kontakt konzentrische, ringförmige Steuerstrombahnen miteinander zusammenhängen und verbunden sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen die

F i g. 1 und 2 Längsschnitte durch zwei verschieden ausgestaltete Steuerstrombahnen eines Thyristors.

Bei einem Thyristor nach Fig. 1, einem aus einer n + -leitenden kathodenseitigen Emitterzone, einer p-leitenden Basiszone, einer η-leitenden Basiszone und einer ρ+-leitenden anodenseitigen Emitterzone bestehenden η⁺pnp⁺-Thyristor, liegt die Steuerstrecke zwischen einem mit der p-leitenden Basiszone, der Steuerbasiszone 3, verbundenen Kontakt der Steuerelektrode 5' und der Kathode, die mit der kathodenseitigen Emitterzone verbunden ist. Innerhalb der p-leitenden Steuerbasiszone 3 sind netzförmig Strombahnen 5, 5" angeordnet. Diese· bestehen aus zwei Seharen 5 und 5" mit je fünf geradlinigen, zueinander parallelen Strombahnstreifen, die sich gegenseitig senkrecht durchdringen und dadurch miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Der zentral angeordnete Kontakt 5' der Steuerelektrode: des Thyristors ist mit dem Schnittpunkt der beiden mittleren Strombahnstreifen der Scharen 5 und 5" verbunden. Diese Strombahnen erstrecken sich in der

ganzen Steuerbasiszone 3. Die,einzelnen Strombahnstreifen können kürzer sein und dann zweckmäßig an den Enden mit ankerförmigen Verästelungen weiter ausgebildet sein. Mit den netzförmigen Strombahnen für den Steuerstrom wird nahezu die ganze für die Stromführung verfügbare Längsschnittfläche des Halbleiterkörpers des Thyristors von dem Zündvorgang erfaßt Entsprechend einer mit zunehmendem Abstand χ vom Steuerkontakt 5' abnehmenden Strombelegung der Strombahnstreifen können diese eine mit zunehmen- in dem Abstand χ kleiner werdende Breite b aufweisen.

Nach Fig.2 bilden die Steuerstrombahnen der Steuerbasiszone 3 ein in bezug auf einen ebenfalls zentral angeordneten Kontakt 5' der Steuerelektrode radialsymmetrisches Netz mit einer Schar 5 von vier vom Kontakt 5' radial ausgehenden Streifen oder Finger und einer Schar 5" von drei konzentrisch angeordneten Kreisringen 5", die sich gegenseitig durchdringen und dadurch miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Mit Hilfe eines solchen Netzes :n von Steuerstrombahnen wird die ganze für die Stromführung verfügbare Längsschnittfläche des Halbleiterkörpers des Thyristors von dem Zündvnrgang optimal erfaßt, und der Zündvorgang wird daher optimal beschleunigt. Bei einem nach F i g. 2 ausgebildeten Netz von Steuerstrombahnen gilt hinsichtlich der Breite der Strombahnstreifen die oben dargelegte Bemessungsregel.

Ein nach Fig. 1 oder in sinngemäßer Abänderung nach F i g. 2 ausgebildetes Netz von Steuerstrombahnen ist vorteilhaft auch bei einem Thyristor mit einem nicht zentral angeordneten Kontakt der Steuerelektrode verwendbar. Dieser wird zweckmäßig wieder in einem Schnittpunkt zweier oder mehrerer Steuerstrombahnfinger angeordnet und mit denselben verbunden. In sinngemäßer Abwandlung von F i g. 2 erhält man z. B. ein Netz von Strombahnen, das aus einer Schar radial vom Steuerkontakt ausgehender Finger und einer Schar von in bezug auf den Kontakt der Steuerelektrode einander ähnlichen Ellipsen besteht, welche die radialen Finger durchdringen und mit diesen verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I.Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit hoher Leitfähigkeit in der anöden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Leitfähigkeit in den ι Basiszonen, bei dem eine Anode die anodenseitige Emitterzone, eine Kathode die kathodenseitige Emitterzone und eine Steuerelektrode die Steuerbasiszone kontaktiert und bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden in mit Hilfe eines Steuerstromes eine erhöhte Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Steuerbasiszone, mit Abstand von den pn-Übergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen, ein im Vergleich zu dem übrigen Teil der Steuerbasiszone hochdotierter zusammenhängender Bereich gleichen Leitungstyps angeordnet ist, der, von dem Kontakt für die Steuerelektrode ausgehend, sich finger- oder netzförmig in der ganzen Steuerbasiszone erstreckt und so Strombah- >o nen für den Steuerstrom bildet, nach DBP 22 03 156, gekennzeichnet durch zwei unter einem Winkel sich schneidender, ein Netz bildender Scharen (5, 5") von unter sich parallelen geradlinigen Steuerstrombahnen, die in den Schnittpunkten miteinander zusammenhängen und verbunden sind.
2. Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit hoher Leitfähigkeit in der anöden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Leitfähigkeit in den Basiszonen, bei dem eine Anode die anodenseitige so Emitterzone, eine Kathode die kathodenseitige Emitterzone und eine Steuerelektrode die Steuerbasiszone kontaktiert und bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden mit Hilfe eines Steuerstrom· ; eine erhöhte Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Steuerbasiszone, mit Abstand von den pn-Übergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen, ein im Vergleich zu dem übrigen Teil der Steuerbasiszone hochdotierter zusammenhängender Bereich gleichen Leitungstyps angeordnet ist, der, von dem Kontakt für die Steuerelektrode ausgehend, sich finger- oder netzförmig in der ganzen Steuerbasiszone erstreckt und so Strombahnen für den Steuerstrom bildet, nach DBP 22 03 156, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Kontakt (5') der Steuerelektrode ausgehenden Strombahnen (5) für den Steuerstrom durch hierzu Trajektorien bildende Strombahnen (5") miteinander zusammenhängen und verbunden sind.
3. Thyristor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch von einem zentral angeordneten Kontakt (5') der Steuerelektrode radialsymmetrisch ausgehende Finger der Strombahnen (5) für den Steuerstrom, welche durch in bezug auf diesen Kontakt konzentrische, ringförmige Strombahnen (5") miteinander zusammenhängen und verbunden sind.