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DE3002897C2 - Thyristor - Google Patents

Thyristor

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Publication number
DE3002897C2
DE3002897C2 DE3002897A DE3002897A DE3002897C2 DE 3002897 C2 DE3002897 C2 DE 3002897C2 DE 3002897 A DE3002897 A DE 3002897A DE 3002897 A DE3002897 A DE 3002897A DE 3002897 C2 DE3002897 C2 DE 3002897C2
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DE
Germany
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layer
resistance
low
semiconductor
free surface
Prior art date
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Expired
Application number
DE3002897A
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English (en)
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DE3002897A1 (de
Inventor
Satoshi Tokio/Tokyo Ishibashi
Tetsuro Numazu Shizuoka Sueoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MEIDENSHA TOKIO/TOKYO JP KK
Original Assignee
MEIDENSHA TOKIO/TOKYO JP KK
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Filing date
Publication date
Application filed by MEIDENSHA TOKIO/TOKYO JP KK filed Critical MEIDENSHA TOKIO/TOKYO JP KK
Publication of DE3002897A1 publication Critical patent/DE3002897A1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D18/00Thyristors
    • H10D18/60Gate-turn-off devices 
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/27Electrodes not carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. gates
    • H10D64/291Gate electrodes for thyristors

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  • Thyristors (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Thyristor mit einer Halblciter-Vierschichtanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Aus der DE-AS 22 41 217 ist ein Vierschicht-Thyristor bekannt, der innerhalb einer Steuerbasisschicht, angrenzend an eine Fläche, in welcher mindestens ein pnübergang dieser Schicht zu einer benachbarten Schicht liegt, eine im Vergleich zu derselben Zone hochdotierte zusammenhängende Zone gleichen Leitungstyps aufweist. Von einem zentral angeordneten Steuerkontakt gehen radial symmetrisch sich erstreckende, fingerförmige Steuerstrombahnen aus, die eine um Größenordnungen höhere Dotierungskonzentration als die Steuerbasisschicht aufweisen und die zumindest an ihren Enden ankerförmig verästelt sind. Diese Verästelungen können als zum Sleuerkontakt konzentrische ringförmige Steuerstrombahnen ausgebildet werden, durch die die radial symmetrisch sich erstreckenden fingerförmigen Sieuerstrombahnen miteinander verbunden werden. Bei einem derartigen Thyristor ist die Kathoden-Emitterschicht oberhalb dieser Steuerstrombahnen unterbrochen und somit in eine Vielzahl von einzelnen Bereichen zerlegt. Mit diesem Thyristor soll der Zündvorgang beschleunigt und der Zündstrorr. dabei gering gehalten werden. Erkauft wird dieser Vorteil einmal mit der Verkleinerung des Bereiches, über den ein Laststrom fließen kann. Außerdem treten Probleme beim Abschalten des Thyristors auf.
Es ist vorgeschlagen worden, Thyristoren der in Rede stehenden Art mit zwei Stcuerelektroden auszurüsten, wobei die eine zum Zünden und die andere zum Abschalten des Thyristors vorgesehen ist. In den Fig. 1 und 2 ist ein derartiger Thyristor dargestellt, wobei F i g. 1 eine Aufsicht auf den Thyristor darstellt und Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 in Fig. 1 zeigt und der Maßstab der Figuren stark vergrößert ist, um das Aufbauprinzip besser erklären zu können.
In F i g. 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein scheibenförmiges Mikroplättchen.das eine /VSchicht 2, eine Ni-Schicht 3, eine /YSchicht 4 und eine ^-Schicht 5 aufweist. Auf die freie Oberfläche der ^-Schicht 5 ist eine Metallschicht 6 aufgebracht und bildet eine Kathode K. Eine Metallschicht 7;) ist in dem mittleren Bereich der /'rSchieht 4 angeordnet, wodurch eine erste Torelektrode C 1 gebildet wird. Weiterhin ist eine Metallschicht Tb auf der freien Oberfläche einer nicdcrohtni-
gen Pi+-Schicht 9 angeordnet, welche ihrerseits in der /VSchicht 4 liegt. Hierdurch wird eine zweite Torelektrode G2 gebildet
Am Rand der PrSchicht 4 ist in deren Oberfläche ein Ringschlitz 11 vorgesehen, auf dessen Boden ein ebenfalls ringförmiger Teil der P?+ -Schicht 9, die einen relativ geringen Widerstand aufweist, vorgesehen ist. Mehrere ringförmige P2+-Schicnten 9a, 9b, 9c und 9c/s'md in der /VSchicht 4 koaxial und mehrere stegförmige P2+-Schichfen 9/sind in der P2-Schicht 4 radial verlaufend eingebettet Durch diese Stege 9/ werden die P2+-Ringe 9a und 9d miteinander verbunden. So wird eine niederohmige Schicht 10 durch die P2-Schicht 9, 9a — 9d und 9/gebildet, die so in der /^-Schicht 4 eingebettet sind, daß sie der /vVSchicht 5 gegenüberliegen. Auf der freien Oberfläche der Pi-Schicht 2 ist eine Metallschicht 8 aufgebracht, wodurch eine Anode A gebildet wird.
Bei diesem bekannten Thyristor fließt ein Abschaltsteuerstrom von der Kathode K zu der zweiten Steuerelektrode G2 in Form von Stromschleifen, die durch das niederohmige Netz der Halbleiterschichten 9a bis 9d und 9/ aufgebaut ist um den Anoden-, d. h den Hauptstrom des Thyristors abzuschalten. Der Steuerstrom zum Abschalten des Anodenstroms fließt von der Kathode K zu der zweiten Steuerelektrode über die /VrSchicht 5, die PrSchicht 4 und die niederohmige, in die dritte Schicht eingebetteten Halbleiterstreifen 9a bis 9c/ und 9/. Ein Teil des Steuerstromes beginnt bei den Zentrumsbereichen der P2-Schicht 4. Die Steuerströme in den niederohmigen konzentrischen Streifen 9a bis 9t/ fließen wiederum in die niederohmigen Streifen 9/. In diesen Streifen fließen die sich einander überlagernden Steuerelektrodenströme zu der zweiten Steuerelektrode C2.
Da die Impedanz der P2-Schichten groß ist, wird die Ausdehnung de>- P2-Schicht, die von den eingebetteten niederohmigen Leiterstreifen 9a und 9b und 9/umgeben ist, auf etwa 150 μηι gesetzt. Die einzelnen Strompfade sind relativ lang, ebenso ist die Stromdichte in den niederohmigen Streifen 9/ hoch, da die Steuerströme aus den niederohmigen Streifen 9a bis 9c/die Ströme in den niederohmigen Streifen 9/ überlagern. Dementsprechend wird der Spannungsabfall in den niederohmigen Streifen 9/ relativ groß und dadurch wird auch der Abzug des Steuerstromes schwierig, d. h. daß es schwierig wird, den Anodenstrom des Thyristors abzuschalten. Insgesamt ist es schwierig, den Anodenstrom abzuschalten, insbesondere dann, wenn der Thyristor einen relativ großen Querschnitt aufweist.
Bei derartigen Thyristoren ist es erwünscht, daß der Widerstandswert der eingebetteten niederohmigen Schicht 10 so klein wie möglich ist. Wenn derartige niederohmige Schichten mittels Diffusion hergestellt werden, ist es jedoch nicht möglich, den spezifischen Widerstand der niederohmigen Schicht wesentlich abzusenken, da die Oberflächendichtc bei etwa 3x102ucm-J liegt, falls diese niederohmige Schicht durch Diffusion von Bor hergestellt wird. Ebenso ist es nicht möglich, die Anzahl der niederohmigen Halbleiterstrcifen 9/ wesentlich zu vergrößern oder deren Querschnitlsfläche größer zu machen. In diesem Fall wird nämlich der Bereich verkleinert, über den ein Laststrom fließen kann, da der Laststrom nichl durch die niederohmige Schicht 10 fließen kann. Dementsprechend wird auch der für den StromfluQ ausnutzbai ^ Antc'l der Fläche des Thyristors verringert.
Der Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor der in Rede stehenden Art so zu verbessern, daß der Thyristor auch bei hohen Anodenströmen zuverlässig abgeschaltet werden kann, ohne daß der Widerstandswert der erwähnten niederohmigen Schicht verringen wird.
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des neuen Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Wie aus diesem Patentanspruch hervorgeht, weist die
ίο zweite Elektrodenanordnung zum Zuführen eines Abschaltsignales mehrere in Verzweigungsschlitzen angeordnete niederohmige Halbleiterschichten mit relativ großer Breite auf. Diese niederohmigen Halbleiterschichtcn werden durch Verbindungsstreifen aus einem in die dritte Schicht eingebetteten niederohmigen Material mit geringer Breite miteinander verbunden. Die in den Verzweigungsschlitzen angeordneten niederohmigen Halbleiterschichten werden von Metallschichten der zweiten Steuerelektrode überdeckt. Auf diese Weise kann der Widerstandswert der zweiten Elektrodenanordnung stark verringert werden, und zwar mit Hilfe der niederohmigen Metallschichten, die die niederohmigen Halbleiterschichten in den Verzweigungsschlitzen überdecken.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Untcransprüchen hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der F i g. 3 und 4 der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
F i g. 3 eine Aufsicht auf einen Thyristor;
Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
In den F i g. 3 und 4 ist ein torgesteuerter Halbleiterbaustein, und zwar ein abschaltbarer Thyristor dargestellt. Wie aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht, ist ein kreisscheibenförmiges Mikroplättchen 1 eines Halbleitermaterials aus einer Pi-Schicht 2, einer M-Schicht 3, einer PrSchicht 4 und einer /vVSchicht 5 aufgebaut. Eine Metallschicht 13 ist in der Mitte der freien Oberfläche der PrSchicht aufgebracht und bildet eine erste Steuerelektrode C 1. Die A/2-Schicht 5 ist auf der freien Oberfläche der P)-Schicht 4 bis in eine bestimmte Tiefe eingelassen. Am Rand der freien Oberfläche der PrSchicht 4 ist ein Ringschlitz 11 vorgesehen, der an die Außenseite der ^-Schicht 5 grenzt. Mehrere Radialschlitze 12 mit bestimmter Tiefe sind in der P2-Schicht 4 vorgesehen und erstrecken sich gegen das Zentrum der P2-Schicht; außerdem stehen sie mit dem Ringschlitz 11 in Verbindung. Dementsprechend entstehen mehrere Radialschlitze 5a in dem äußeren Bereich der /^-Schicht 5.
so Eine Metallschicht 14 mit einer der /V2-Schicht 5 angepaßten Form ist auf deren freie Oberfläche aufgebracht, wodurch eine Kathode K gebildet wird. Eine Metallschicht 8 auf der freien Oberfläche der Pi-Schicht 2 bildet eine Anode A.
Wie aus Fig.4 hervorgeht ist auf dem Boden des Ringspaltes 11 eine ebenfalls ringförmige P2 +-Schicht 15 aus einem Material mit hoher Störstellendichte und niedrigem Widerstand vorgesehen, die einen Verbindungsring bildet. Mehrere streifenförmige P2 +-Schich-
W) ten 16 aus einem Material mit hoher Störstellendichte und niedrigem Widerstand sind in den Radialschlitzen 12 vorgesehen, und erstrecken sich demnach ausgehend von der ringförmigen P2 +-Schicht 15 in Richtung auf das Zentrum der PvSchicht 4 und bilden Verbindungs-
b5 Stege. Eine niederohmige eingebettete Schicht 17 aus einem Material mit hoher Störstellendichte weist mehrere ringförmige P2 1-Schichten 17a, 176, 17c und 17c/ auf. die einen niedrigen Widerstandswert aufweisen und
in die P2 +-Schicht 4 eingebettet sind, so daß benachbarte Verbindungsstege kurzgeschlossen sind. Diese Schicht 17 bildet Querverbinder, die von den Verbindungsstegen abzweigen. Eine ringförmige Metallschicht
18 ist auf der ringförmigen P2 +-Schicht 15 angeordnet und auf den P2+-Stegen 16 ferner mehrere Metallstege
19 vorgesehen. Durch die Metallschicht 18 auf der P1 +-Schicht 15 und die Metallstege 19 die auf der Pz + -Schicht 16 angeordnet sind, wird eine zweite Torbzw. Steuerelektrode G2 gebildet.
Der beschriebene Baustein wurde im wesentlichen in folgender Weise aufgebaut:
Zunächst wurde ein dünnes Mikroplättchen 1 aus einem N-Material, z. B. Silizium, hergestellt. Die /VSchicht 1 und die P2-Schicht 4 aus einem P-Material wurden durch thermische Diffusion von Molekülen aus der dritten Gruppe des Periodensystems hergestellt, z. B. durch Diffusion von Gallium auf das N-Silizium. Danach wurden die Oberfläche der Pi-Schicht 1 und der /VSchicht 4 mit Oxidfilmen bedeckt, wonach der Oxidfilm auf der Oberfläche der ^-Schicht 4 entsprechend dem Muster der niederohmigen Schichten teilweise entfernt wurde. Danach wurde ein P-Störstellcnmaterial, und zwar Bor, mit hoher Dichte in die freigelegten Bereiche der Oberfläche der P2-Schicht eindiffundiert. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist die ringförmige und relativ breite P2 +-Schicht 15 am Rand der /VSchicht 4 angeordnet; relativ breite P2 +-Stege 16 sind in der /VSchicht 4 so angeordnet, daß sie ausgehend von der P2 +-Schicht 15 sich gegen die Mitte der P2-Schicht 4 erstrecken. Die relativ schmalen ringförmigen P2 *-Schichten 17a, 176, 17c und YId sind in der P2-Schicht 4 so angeordnet, daß sie die P2+-Schichten 16 miteinander verbinden. Nach der Eindiffusion von Bor in die P2-Schicht 4 entsprechend dem Muster der P2 + -Schichten 17a bis YId wurde ein P-Silizium-Einkristallschicht mit relativ geringer Störstellendichte in Form einer P2" -Schicht 20 mit bestimmter Dicke durch Aufwachsen über die gesamte Oberfläche der PrSchicht 4 gebildet. In diesem Fall ist die Epitaxialschicht eine P2-Schicht mit relativ hohem Widerstand, deren Widerstandswert in der Größe von 10 bis 20 Ω · cm liegt.
Die /vySchicht 5 wurde danach durch Diffusion eines N-Störstellenmaterials aus der vierten Gruppe des Periodensystems, z. B. Phosphor, in die Oberfläche der P2"-Schicht 20 auf die gleiche Art wie oben beschrieben hergestellt. Zudem wurde der Widerstandswert der relativ breiten niederohmigen, in die P2-Schicht 4 eingebetteten P2+ -Schichten 15 und 16 klein gehalten, wonach die Teile der P2~-Schicht, die den Verbindungsring 15 und die Verbindungsstege 16 überlappen, durch Ätzen entfernt wurden, um eine Elektrode auf der P2 +-Schicht vorsehen zu können. Das selektive Ätzen wurde in mehreren Schritten ausgeführt, indem ein Ätzschutzfilm auf die Oberfläche des Mikroplättchens 1 aufgebracht wurde, wobei das Muster entsprechend der zweiten Elektrodenanordnung Ga ausgespart wurde. Danach wurden die Teile, auf denen kein Schutzfilm aufgebracht worden war. mittels einer Ätzflüssigkeit geätzt, die aus einer Mischung von Salpeter- und Fluorwasserstoffsäure bestand. Dadurch wurden die Teile der P2 +-Schicht freigelegt, die den Ringschütz II und die Radialschiitze 12, die sich gegen das Zentrum der PrSchicht erstrecken, bilden.
Danach wurden Aluminiumschichten auf die Oberfläche der P2+-Schichten 15 und 16 aufgebracht, ferner auf die P2~-Schicht 20 für die Steuerelektrode Gi sowie auf die Afe-Schicht 5 für die Kathode. Das Aluminium kann
z. B. dadurch aufgebracht werden, daß es auf die gesamte Oberfläche der einzelnen Teile aufgedampft wird, wonach die überflüssigen Bereiche mittels Ätzen entfernt werden; danach wird das Mikroplättchen mit einer
■i Temperatur zwischen 400°C und 500°C gesintert, um die Verbindung zwischen Aluminium und Mikroplättchen zu sichern.
Schließlich wurde eine Metallschicht 8 auf die freie Oberfläche der Pi-Schicht 2 aufgebracht, um eine Anode A zu bilden. Danach wurde die Metallschicht 14 auf die /V2-Schichi 5 aufgebracht, wodurch die Kathode K gebildet wird. Die ringförmige Metallschicht 18 wurde auf die freie Oberfläche der P2 1 -Schicht 15 aufgebracht; ferner wurden die Metallstegc 19 auf der Oberfläche des
is P2+ -Ringes 15 angeordnet, wodurch die zweite Steuerelektrode G2 gebildet wird. Auf der freien Oberfläche der P2~-Schicht 20 wurde die Metallschicht 13 vorgesehen, wodurch die erste Steuerelektrode Gi gebildet wird.
Eine scheibenförmige externe Elektrode 21 mit einem Loch in der Mitte über die der Arbeitsstrom fließt, ist auf der Aluminiumelektrode, d. h. der auf der A/2-Schicht 5 angeordneten Metallschicht 14 aufgeschweißt bzw. aufgepreßt. Die Radialschiitze 12 sind in der Oberfläche der P2-Schicht 4 vorgesehen, um die externe Elektrode 21 und die Metallstege 19 auf den P2+-Schichten 16 elektrisch voneinander zu isolieren. Zusätzlich zu den Schlitzen 12 könnte ein weiteres Isolisationsmaterial, das nicht in der Zeichnung dargestellt ist, verwendet
jo werden.
Der so konstruierte Thyristor wird üblicherweise in ein Gehäuse eingebettet, damit er luftdicht abgeschlossen und geschützt ist. In diesem Fall hat der so gebildete Baustein vier Anschlüsse, und zwar die mit der Metallschicht 8 verbundene Anode, die mit der Kathodenschicht /V2 und der Metallschicht 14 verbundene Kathode, die erste, die auf der Oberfläche der P2~-Schicht 20 angeordnete Metallschicht 13 enthaltende Steuerelektrode Gi sowie die zweite Steuerelektrode G2, welche die ringförmige P2+ -Schicht 15, die radial sich erstrekkenden niederohmigen P2*-Stege 16, die ringförmige Metallschicht 18 und die Metallstege 19 aufweist.
Wenn im Betrieb ein Startsirom von der ersten Steuerelektrode Gi zu der Kathode K so geleitet wird, daß cine Vorwärtsspannung zwischen Anode A und Kathode K entsteht, wird ein Thyristorbereich, der aus der Pi N, P2 /V^-Schichtanordnung besteht, in Betrieb genommen, wodurch die gesamte Anordnung von dem nichtleitenden in den leitenden Zustand überführt wird. Hierdurch wird ein Strom einer extremen, in der Zeichnung nicht dargestellten Last zugeführt.
Der durch den Baustein fließende Laststrom wird durch eine Sperrspannung an der /V2P2~-Grenze unterbrochen, indem der bisherige Strom der zweiten Steuerelektrode G2 von der Kathode K zugeführt wird, mit der Bedingung, daß der von der ersten Steuerelektrode G\ zu der Kathodenanordnung K fließende Strom unterbrochen wird. Dadurch wird der Thyristor in den nichtleitenden Zustand überführt. Durch die Sperrspannung
ω an der AZ2P2"-Grenze wird ein hoher Durchgangsstrom von der Kathodenanordnung K zu der zweiten Steuerelektrode G2 abgezogen. Der Abzugsstrom ist mit einem »Abschaltgewinn« behaftet, der zu G = IATC/ IGR formuliert werden kann, wobei in dieser Formel
b5 IATC der abzuschaltende Laststrom und IGR der der Steuerelektrode zuzuführende Sperrstrom ist.
Der Abschaltgewinn G liegt in der Größenordnung von etwa 5 bei einem Halbleiterbaustein, dessen Vor-
7
wärtssperrspannung in der Größenordnung von 1000 |yj
bis 1500VoIt liegt. Dementsprechend muß ein Steuer- |i
strom von ungefähr 200 Ampere zugeführt werden, um einen Strom in der Größenordnung von 1000 Ampere abzuschalten. In diesem Falle muß der Durchmesser des r> Halblciterbausteines ungefähr 40 mm betragen.
Der Widerstandswert der eingelagerten P;' -Schicht 17 mit niedrigem Widerstand wird durch ilic Menge der cindiffundierten Störstellen bestimmt: ein Grenzwert der Störstellenmenge liegt bei etwa 5 χ 10'° Molekülen/ cmJ, wenn Bor als Störstellenmaterial verwendet wird. Sowohl die Breite als auch die Dicke bzw. Tiefe der eingebetteten Schicht 17 sollen möglichst groß sein.
Wenn auf der anderen Seite die Tiefe der eingebetteten Schicht 17 groß ist, muß die Tiefe der A-Schicht 4, !■> die zwischen der JV2-Schicht und der /Vi-Schicht liegt, notwendigerweise ebenfalls groß sein. Es ist andererseits nicht günstig, die /VSchicht 4 zu dick zu machen, da dann der Abschaltgewinn kleiner wird. Bei einem Aufbau des Bausteins gemäß F i g. 3 und 4 dienen die breiten Verbindungsstege der niederohmigen Schicht 16 dazu, den Strom teilweise hier zu konzentrieren; zudem sind die Metall- bzw. Aluminiumstege 19 mit den Verbindungsstegen 16 verbunden: Dadurch ist der Widerstand dieses Bereichs quasi vernachlässigbar klein. Außerdem ist auch der Widerslandswert zwischen der eingebetteten Schicht 17 und den Verbindungsstegen verbessert. Durch diesen Aufbau des Halbleiterbausteins wird auch die effektive Kathodenfläche selbst bei großen Silizium-Mikroplättchen kaum verringert. jo
Bei konventionellen Halbleiterbausteinen ist die für die Leitung effektive Kathodenfläche, über die der Laststrom fließen kann, etwa 30% des Bereiches des Mikroplättchens, das lediglich eine eingebettete Schicht aufweist. Bei dem Thyristor gemäß F i g. 3 und 4 kann dem- J5 gegenüber der Anteil der yV2-Kathodenschicht 5 in bezug zu der Fläche des Mikroplättchens bis auf 45% vergrößert werden.
Mit einem oben beschriebenen Halblciterbaustein wird leistungsfähiger Thyristor erhalten: Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Metalistegc 19 auf den /V-Stegen 16 angeordnet sind, die ihrerseits die Verbindungsstege der niederohmigen Schicht 17 sind. Der Anpreßdruck der externen und Wärme aufnehmenden Elektrode 21 gegen die Oberfläche der Aluminiumkathode 14 kann groß sein und dadurch der thermische Widerstand der Anordnung klein werden, da die Λ/2-Schicht 5 nahezu über den gesamten Teil der oberen Fläche des Mikroplättchens 1 reicht. \
Das Muster der eingebetteten niederohmigen Schicht 50 ί
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nung in Form einer Involute, eines radialen Musters oder dgl. aufgebaut sein.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
60

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Thyristor mit einer Halbleitei-Vierschichtanordnung aus drei aufeinanderfolgenden Halbleiter- r> schichten abwechselnden Leitungstyps, wobei in der Oberfläche der dritten Schicht eine hochohmige Zone bis in eine gewisse Tiefe ausgebildet ist, und aus einer in diese hochohmige Zone eingelagerten vierten Halbieiterschicht entgegengesetzten Lcistungstypes, ferner mit einer Anodenelektrode auf der freien Oberfläche der ersten Schicht, einer Kathodenelektrode auf der freien Oberfläche der vierten Schicht einer ersten Steuerelektrode auf der freien Oberfläche der hochohmigen Zone der dritten Schicht, und ferner mit einem Schlitz in der freien Oberfläche der dritten Schicht, auf dessen Boden ekie erste niederohmige Halbleiterschicht vom Leitungstyp der dritten Schicht abgelagert ist auf der eine zweite Steuerelektrode zum Zuführen eines Abschaltsignales an die Thyristoranordnung angeordnet ist, wobei sich an diese niederohmige Halbieiterschicht eine zweite niederohmige Halbieiterschicht vom Leitungstyp der dritten Schicht anschließt, die sich in der dritten Schicht netzartig verzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Halbleiterschicht (4) mehrere, die vierte Halbleiterschicht (5) durchdringende zweite Vcrzwcigungsschlitze (12) vorgesehen sind, die mit dem ersten Schlitz (11) in Verbindung stehen und auf deren Böden die zweite niederohmige Halbieiterschicht (16) abgelagert ist, daß die zweite Steuerelektrode (18, 19, C 2), ferr.er die freie Oberfläche der in den Verzweigungsschlitzen abgelagerten zweiten niederohmigen Halbieiterschicht überdeckt, js und daß zumindest eine streifenförmige niederohmige Halbieiterschicht (17), die schmaler als die beiden niederohmigen Halbleiterschichten (15, 16) in den Schlitzen ist, in der dritten Halbieiterschicht (4) eingebettet ist, ohne die zweite und vierte Halbleiterschicht (3,5) zu berühren, die jedoch die niederohmige Halbieiterschicht (16) in den Verzweigungsschlitzen (12) miteinander verbindet.
2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierschichtanordnung des Thyristors als kreisförmiges Plättchen ausgebildet ist, daß die erste Halbieiterschicht (2) eine P-Ieitende Schicht (Pi). die zweite Schicht (3) eine N-Ieitende Schicht (Ni), die dritte Halbieiterschicht (4) eine P-Ieitende Schicht (P 2), die hochohmige Zone (20) eine in der dritten Schicht (P2) eingelagerte P-Ieitende Schicht (P2~) und die vierte Halbleilerschicht (5) eine N-leitende Schicht (N2) in Form einer Kreisscheibe mit einem Loch in der Mitte ist, durch welches ein Teil der hochohmigen Zone hindurchragt, wobei die Anodenelektrode (A) eine auf der freien Oberfläche der ersten Schicht aufgebrachte Metallschicht (8) unr" die Kathodenelektrode (K) eine auf der freien Oberfläche der vierten Schicht aufgebrachte Metallschicht (14) aufweisen, daß die erste t>o Steuerelektrode (G 1) eine auf der freien Oberfläche der hochohmigen Zone aufgebrachte Metallschicht (13) und die zweite Steuerelektrode (C 2) auf den freien Oberflächen der in den Schlitzen (It, 12) abgelagerten niederohmigen Halbleiterschichlcn (15, bi 16) aufgebrachte MeiallschichteniiS, 19) aufweisen.
3. Thyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz(11) ein Kingschlilz ist, der nahe der äußeren Kante des kreisförmigen Halblciter-Plätlchcns angeordnet ist, daß die erste niederohmige Halbieiterschicht {15) ebenfalls kreisförmig ausgestaltet ist, daß die Verzweigungsschlitze (12) sich radial nach innen von dem ersten Schlitz (11) erstrecken, daß die zweite niederohmige Halbleiterschicht (16) sich auf dem Boden der Verzweigungsschlitze (12) von der ersten niederohmigen Halbleitcrschicht auf dem Boden des ersten Schlitzes (11) ausgehend sich radial nach innen erstreckt, und daß die in der dritten Schicht (4) eingebettete, streifenförmige, niederohmige Halbieiterschicht (17) zu dem ringförmigen Schlitz (11) konzentrisch verlaufende Streifen mit jeweils kleiner werdenden Durchmessern aufweist und die auf den Böden der Verzweigungsschlitze (12) angeordneten Teile der zweiten niederchmigen Halbleiterstreifen (16) miteinander verbindet.
DE3002897A 1979-01-29 1980-01-28 Thyristor Expired DE3002897C2 (de)

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