CH620069A5 - - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Halbleiter Schalter mit einem Thyristor in einem Hauptstrompfad, einem dazu in einem Parallelstrompfad liegenden Transistor, dessen Kollektor und Emitter mit den Hauptelektroden des Thyristors verbunden sind, und mit einer Thyristor-Steuereinrichtung zur Beaufschlagung der Steuerelektrode des Thyristors mit einem Durchlasssignal, gekennzeichnet durch eine Impulsbeaufschlagungseinrichtung (400) zur Beaufschlagung des Kollektors und des Emitters des Transistors (TR) mit Durchlasspolarität und zur Beaufschlagung der Hauptelektroden des Thyristors (TR) mit Sperrpolarität.

2. Halbleiterschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsbeaufschlagungseinrichtung (400) zusätzlich die Basis des Transistors (TR) mit Durchlasspolarität beaufschlagt.

3. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des Transistors (TR) mit einer der Hauptelektroden des Thyristors (CR) verbunden ist und dass die Basis des Transistors (TR) mit der anderen Hauptelektrode des Thyristors (CR) verbunden ist und dass der Emitter des Transistors (TR) mit der anderen Hauptelektrode des Tyristors (CR) über die Impulsbeaufschlagungseinrichtung (400) verbunden ist (Fig. 2).

4. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des Transistors (TR) mit der Anode eines Thyristors vom P-Steuerelektroden-typ oder mit der Kathode eines Thyristors vom N-Steuerelek-trodentyp verbunden ist.

5. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode des Thyristors (CR) mit dem Emitter des Transistors (TR) verbunden ist, gegebenenfalls über mindestens eine Diode, eine Zener-Diode (D), ein Impedanzelement oder einen Varistor (Fig. 4).

6. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Thyristor-Steuereinrichtung (300) für die selektive Beaufschlagung der Steuerelektrode des Thyristors (CR) mit Durchlasspolarität für das Einschalten des Halbleiterschalters oder mit Sperrpolarität für die Unterstützung des Ausschaltens des Halbleiterschalters ausgebildet ist.

7. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (TR) und der Thyristor (CR) in einem gemeinsamen Halbleitergehäuse untergebracht sind.

8. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor (TR) und der Thyristor (CR) in einer gemeinsamen Halbleiterscheibe ausgebildet sind.

Es ist bisher schwierig gewesen, einen Transistorschalter für eine hohe Spannung und einen hohen Strom zu verwirklichen, da die Zufuhr des erforderlichen Basisstroms Schwierigkeiten macht und da es schwierig ist, eine Schaltvorrichtung für eine grosse Stromstärke zu steuern. Andererseits sind bei Thyristorschaltern komplizierte Zwangskommutiereinrichtungen erforderlich. Insbesondere ist es bisher schwierig gewesen, eine Hochleistungsschaltvorrichtung mit einem über die Steuerelektrode löschbaren Thyristor zu verwirlichen, da die Löschschaltleistung örtlich angelegt wird. Demgemäss hat ein solcher Thyristor eine geringere Kapazität als der Transistor.

Im folgenden soll anhand der Figur 1 ein herkömmlicher Transistorschalter erläutert werden. Bei diesem herkömmlichen Transistorschalter liegt ein über die Steuerelektrode ausschaltbarer Thyristor GTO zwischen dem Kollektor und der Basis eines Transistors TR. Der Transistor TR wird in Abhängigkeit von der Betätigung des über die Steuerelektrode löschbaren Thyristors GTO eingeschaltet (leitend) beziehungsweise ausgeschaltet (gesperrt). Demgemäss hängt die maximale Leistung vom Transistor TR ab und kann über die vom Transistor ermöglichte Leistung hinaus nicht gesteigert werden. Vielmehr unterliegt der Basissteuerstrom einer Beschränkung durch den Thyristor GTO, so dass der Leistungspegel geringer ist als bei einem Transistorschalter mit einer anderen Basissteuereinrich-tung.

Es ist erforderlich, die Stromverstärkung des Transistors zu erhöhen, um den Löschstrom des Thyristors GTO zu senken. Demzufolge wird die Durchbruchspannung gesenkt oder die Stromdichte pro Flächeneinheit der Halbleiterscheibe wird gesenkt.

Bei dem herkömmlichen Halbleiterschalter gemäss Fig. 1 ist die Summe des Basisspannungsabfalls VBE des Transistors TR und des Spannungsabfalls VBE des Transistors TR und des Spannungsabfalls VAK des über die Steuerelektrode löschbaren Thyristors GTO gleich der Kollektorspannung VCE des Transistors. Demgemäss ist der Spannungsabfall hoch und der Verlust gross. Ferner kommt es zum Zeitpunkt des Löschens des Thyristors GTO unmittembar zu einem Abschalten des Transistors TR. Demgemäss wird das Löschen des Thyristors über die Steuerelektrode im wesentlichen nicht verbessert und hängt nur von der Stromverstärkung des Transistors ab.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Halbleiterschalter zu schaffen, bei dem ein Thyristor leicht gelöscht werden kann und bei dem eine gemeinsame Steuereinrichtung verwendet werden kann und bei dem sowohl eine hohe Spannung als auch ein grosser Strom verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäss Anspruch 1 gelöst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines herkömmlichen Halbleiterschalters;

Fig. 2a-c Schaltbilder dreier Ausführungsformen des erfin-dungsgemässen Halbleiterschalters;

Fig. 3 Wellenformen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Transistorschalters gemäss Fig. 2a-c;

Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Halbleiterschalters;

Fig. 5a, b Schnitte durch zwei Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schalters;

Fig. 6 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des erfiodungsgemässen Halbleiterschalters und

Fig. 7 einen Schnitt durch einen Halbleiterschalter gemäss Fig. 6.

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Fig. 2a zeigt ein Schaltdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Leistungshalbleiterschalters.

Eine Hauptleistungsschaltung lOOumfasst eine Stromquelle 101 und eine Last 102. Ein Thyristor CR ist mit dieser Hauptleistungsschaltung 100 verbunden. Ein Kollektor und eine Basis eines Transistors TR sind jeweils mit den Hauptstromelektroden (Anode und Kathode) des Thyristors CR verbunden. Die Steuerelektrode des Thyristors ist mit einer Steuereinrichtung 300 verbunden. Ferner ist eine Impulssteuereinrichtung 400 zwischen Emitter und Basis des Transistors vorgesehen. Bei der Steuereinrichtung 400 handelt es sich z. B. um einen Impulsgenerator, welcher aus einem Transformator T, einem Hilfstransistor ATR, einem den Strom begrenzenden Widerstand R, einer Diode Dw und einer Hilfsstromquelle Ec besteht. Beim Transformator T kann es sich um einen Stromtransformator handeln, dessen Sekundärwicklung N2 eine Wendung umfasst (Impulsstromtransformator oder dergleichen)

oder mehrere Windungen (Impulsstromtransformator) oder

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um einen Spannungsimpulstransformator. Die Stromquelle 101 Steuerelektroden-Thyristor oder eine Anode eines Thyristors der Hauptleistungsschaltung kann auch als Hilfsstromquelle Ec vom N-Steuerelektroden-Typ) oder bei einem Thyristor mit dienen. Ferner kann auch die Steuereinrichtung 400 sowohl die einem Abstand der Steuerelektrodengrenze von der auf der

Funktion der Zufuhr eines Steuergleichstroms im normalen Seite der Steuerelektrode gelegenen Hauptstromelektrode von

Zustand als auch die Funktion einer Impulserzeugung haben. 5 weniger als 1 mm - so kann der Thyristor CR durch die Steuer-

Fig. 3 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der elektrodenvorspannung der Steuerelektrodensteuereinrich-Arbeitsweise der Ausführungsform gemäss Fig. 2a. Die Steuer- tung 300 gelöscht werden, selbst wenn die schwache Durchlasseinrichtung 300 für den Thyristor CR kann zum Zeitpunkt des Spannung VBE < VCE und VCR > 0 anliegt. In diesem Falle Zündens oder Einschaltens des Thyristors oder während der wird der Hauptstrom iL im Zuge des Löschens des Thyristors EIN-Periode (t on) der Steuerelektrode den Durchlassstrom i o auf den Kollektor des Transistors TR kommutiert.

+ig zuführen und sie kann andererseits der Steuerelektrode des Da die wiederangelegte Spannung in Durchlassrichtung

Thyristors während der Zeitdauer tg des Löschens des Thyri- des Thyristors CR (die nach dem Löschen des Thyristors an die-

stors CR oder während der AUS-Periode den Sperrstrom -ig sem wieder abfallende Spannung) durch den Transistor TR auf zuführen oder die Sperrspannung (gestrichelte Pfeillinie in einen niedrigen Spannungswert gebracht wird (VCR = VCE -

Fig. 2a). Die zugehörige Wellenform ist in Fig. 3a gezeigt. 15 VBE), so ist die dem Thyristor CR zugeführte Ausschaltleistung

Die Steuereinrichtung 400 kann während der Zeit tq zum sehr gering, so dass der Thyristor leicht ausgeschaltet oder Löschen des Thyristors CR den Vorwärtsimpulsstrom oder den gelöscht werden kann im Vergleich zu einem herkömmlichen

Durchlassimpulsstrom (oder Spannung) zwischen dem Emitter über die Steuerelektrode löschbaren Thyristor GTO.

und der Basis des Transistors TR anlegen. Ferner kann die Nach der spezifischen Ausschaltzeit tq wird die Beaufschla-Steuereinrichtung 400 auch während der Zeit von t3 bis ts im 20 gung mit der Impulsspannung von der Steuereinrichtung 400 AUS-Zustand des Transistors TR den Sperrspannungsimpuls unterbrochen. Bei der in Fig. 2a durch eine gestrichelte Linie (oder Stromimpuls) anlegen, wodurch die Ausschaltgeschwin- umgebenen Ausführungsform wird der Hilfstransistor ATR digkeit des Transistors TR verbessert wird. Es ist ferner mög- ausgeschaltet. Der Kollektorstrom iC fliesst jedoch während lieh, die Sperrvorspannung des Transistors TR nach der AUS- der Akkumulationszeit ts (ts bis t») des Transistors TR noch wei-Periode t4 des Transistors aufrechtzuerhalten, wodurch ein 25 ter. Während dieser Zeitdauer empfängt der Transistor TR die Durchbruch des Transistors TR verhindert wird. Es ist ferner Eigensperrspannung aufgrund der Ausgangsimpedanz der möglich, während der EIN-Periode ton des Transistors TR den Steuereinrichtung 400. In der durch die gestrichelte Linie spezifischen Durchlassstrom (oder die Spannung) zuzuführen, umgebenen Ausführungsform wird der Spannungsabfall in wodurch ein Teil des Hauptstromes iL während der EIN- einer solchen Polarität bewirkt, dass man ein negatives Poten-Periode des Transistors TR abgezweigt wird und über den 30 tial auf der markierten Seite der Sekundärwicklung N2 des Transistor TR fliesst. Transformators T erhält. Die Spannung wird durch die Primär-Die in Fig. 2a mit einer gestrichelten Linie umgebene wicklungsschleife begrenzt einschliesslich der Primärwicklung Steuereinrichtung 400 ist eine Ausführungsform zur Beauf- N1 und durch den Strombegrenzungswiderstand R. Dies bedeu-schlagung mit einem Durchlassimpulsstrom während der Zeit tet, dass zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors tq in der AUS-Periode des Transistors TR und zur Beaufschla- 35 TR der sekundärseitige berechnete Widerstand (N2/N i)R und gung mit einer Sperrspannung (Eigenvorspannung) während die sekundärseitige berechnete Leckimpedanz des Transformader Zeitdauer t3 bis u in der AUS-Periode des Transistors TR. tors liegt. Somit liegt zwischen Emitter und Basis des Transi-Fig. 3c zeigt die Wellenform des Ausgangsstroms iE der stors TR die Sperrvorspannung, wodurch der Transistor TR Steuereinrichtung 400 des Impulssystems. Der Thyristor CR, sich rasch erholt und die Akkumulationsperiode ts verkürzt welcher durch den Durchlasssteuerelektrodenstrom + ig 40 wird. Somit handelt es sich bei dem Spannungsabfall des Thyri-gezündet wird, leitet den Hauptstrom iL während der EIN- stors CR um den Gesamtspannungsabfall während der EIN-Periode des Thyristors CR Die zugehörige Wellenform ist Periode der Ausführungsform gemäss Fig. 2a, so dass dieser durch die gestrichelte Linie iCR in Fig. 3b gezeigt. Die Steuer- Spannungsabfall klein ist im Vergleich zum Spannungsabfall einrichtung 400 bewirkt, dass während der Zeitdauer tq für das der herkömmlichen Schaltung gemäss Fig. 1.

Ausschalten des Thyristors CR die Summe des Hauptstroms iL 45 Das Löschen des Tyristors wird somit im Vergleich zu und eines gewünschten Basistroms IB, nämlich iE = iL + iB, einem alleinigen Thyristor CR erleichtert. Ferner ist es im Ver-

fliesst, wobei der Kollektorstrom iC an den Hauptstrom iL her- gleich zur alleinigen Verwendung eines Transistors TR einfach anreicht, so dass die Kollektorspannung VCE gesenkt wird. einen grossen Stromimpuls während einer kurzen Zeitdauer zu

Wenn andererseits der Basisstrom iB gross genug ist, so ist verwirklichen (vergleichsweise zu einem herkömmlichen Tran-

die Basisspannung VBE grösser als die Kollektorspannung 50 sistor TR für die kontinuierliche Stromführung). Der Impulsba-

VCE (VBE è VCE). sisstrom kann auf einfache Weise einen genügend hohen

Das Potential des Emitteranschlusses 12 ändert sich gemäss Stromwert erhalten. Daher kann man bei Verwendung des glei-

VBE gegenüber dem Potential des der Basis und der Kathode chen Transistors einen grossen Stromwert verwirklichen,

gemeinsamen Anschlusses 13. Diese Potentialdifferenz wirkt Wenn andererseits der Strom gleich ist und die Fläche der auf den Transistor TR in Durchlassrichtung ein und auf den 55 Halbleiterscheibe gleich ist, so kann man eine Hochspannungs-

Thyristor CR in Sperrichtung. Dies bedeutet, dass die Span- einrichtung verwirklichen.

nung VCR = VCE - VBE ^ 0 zwischen den Hauptelektroden Wenn der Transistor TR als Kommutierungseinrichtung für des Thyristors CR anliegt. Dieser Wert bedeutet eine Sperrvor- den Thyristor CR angesehen wird, so erkennt man, dass dieser

Spannung. Transistor einfacher ist als der übliche Hilf skommutierungsthy-

Auf diese Weise wird der Thyristor CR gelöscht. Während w ristor, der Kommutierungskondensator und die Induktivität der AUS-Periode tq des Thyristors CR fliesst der Hauptstrom zur Löschung des Thyristors. Insbesondere ist bei der her-

iL über den Transistor TR. Die Wellenform des Kollektor- kömmlichen Löschtechnik eine Kommutierungsimpulsspan-

stroms iC ist durch den schraffierten Bereich iC der Fig. 3b dar- nung erforderlich, deren Spannungswert der Hauptspannung gestellt und durch die gestrichelte Linie iC der Fig. 3c. vergleichbar ist. Demgegenüber reicht erfindungsgemäss die

Wenn der Thyristor CR einen hohen Steuerelektroden- b5 Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors sperrvorspannungseffekt hat - dies ist z. B. der Fall bei einem aus. Daher ist die Impulsspaonung bemerkenswert gering.

Thyristor dessen Steuerelektrode und dessen Hauptelektrode Fig. 2b zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer auf der Seite der Steuerelektrode (eine Kathode bei einem Kombination eines Transistors vom NPN-Typ und eines Thyri-

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stors vom N-Steuerelektrodentyp.

Fig. 2c zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform, nämlich der Kombination eines Transistors vom PNP-Typ und eines Thyristors. Dabei kann ein Thyristor vom P-Steuerelektrodentyp gemäss der ausgezogenen Linie oder ein Tyristor vom N-Steuerelektrodentyp gemäss des gestrichelten Linie verwendet werden.

Gemäss Fig. 2 kann die Kombination des Thyristors vom P-Steuerelektrodentyp und des Transistors vom NPN-Typ oder die Kombination des Thyristors vom N-Steuerelektrodentyp und des Transistors vom PNP-Typ leicht gesteuert werden, da eine geringe Potentialdifferenz zwischen der steuerelektroden-seitigen Hauptstromelektrode des Thyristors und dem Emitter des Transistors besteht. Darüber hinaus ist dies insbesondere vorteilhaft für die Unterbringung der Halbleiterscheibe des Thyristors und der Halbleiterscheibe des Transistors in einem Gehäuse. Darüber hinaus kann sowohl der Thyristor als auch der Transistor aus der gleichen Halbleiterscheibe gebildet werden. Diese Ausführungsform soll weiter unten näher erläutert werden.

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die der Steuerelektrodenseite abgewandte Hauptstromelektrode des Thyristors und der Kollektor des Transistors gemeinsames Potential haben und wobei die Steuerlelektrode mit der Emitterelektrode verbunden ist. Es ist möglich gemäss der gestrichelten Linie eine Diode oder einer Zenerdiode D oder ein Impedanzelement oder einen Varistor in Reihe mit der Steuerelektrode zu schalten. Gemäss Fig. 4 ist die Steuereinrichtung 500 zwischen dem Emitter und der Basis (und der steuerelektrodenseitigen Hauptstromelektrode) vorgesehen. Die Steuereinrichtung 500 umfasst die Steuerelektrodensteuereinrichtung 300 und die Impulssteuereinrichtung 400. Wenn bei der Schaltung gemäss Fig. 4 die Steuerspannung in Sperrichtung an die Basis-Emitter-Strecke angelegt wird, so wird ein Durchlass-Steuerelektrodenstrom der Steuerelektrode des Thyristors zugeführt, wobei der Thyristor CR eingeschaltet oder gezündet wird. Wenn der Thyristor CR gelöscht werden soll, so wird die Impulsspannung (oder der Impulsstrom) in Durchlassrichtung an die Basis-Emitter-Strecke des Transistors angelegt, wodurch der Thyristor wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 gelöscht wird. Während der Zeitdauer der Vervollständigung des Löschens (t3 bis t4 in Fig. 3) wird die Polarität der Spannung der Steuereinrichtung 500 umgekehrt, so dass die Basisemitterstrecke des Transistors in Sperrichtung beaufschlagt wird und an die Steuerelektrode des Thyristors CR eine Durchlassspannung angelegt wird. Wenn der Spannungswert so gewählt wird, dass er unterhalb der Zündspannung für die Steuerelektrode liegt, so wird der Thyristor hierdurch nicht wieder eingeschaltet oder gezündet. Das mit der Steuerelektrode in Reihe geschaltete Element, z. B. die Diode, die Zener-Diode, die Impedanz oder der Varistor, führt zu einer Erhöhung der Spannung bei der noch keine Zündung eintritt, so dass der während der Zeitdauer der Vervollständigung des Löschens für die Steuereinrichtung 500 zulässige Spannungsabfall erhöht wird. Dies bedeutet, dass ein fehlerhaftes oder ungewolltes Zünden während der Zeit der Vervollständigung des Löschens verhindert wird.

Die Figuren 5a und b zeigen Schnitte durch Halbleitervorrichtungen, welche geeignet sind für die Verwirklichung der Ausführungsform der Figuren 2 und 4. Fig. 5a zeigt eine Kombination eines Thyristors mit P-Steuerelektrode und eines NPN-Transistors oder eine Kombination eines Thyristors mit N-Steuerelektrode und eines PNP-Transistors. Die Steuerelektrode 14 ist mit einem Anschluss versehen. In Fig. 5a kann der Steuerelektrodenkontakt 24 mittels einer mit einer gestrichelten Linie dargestellten Verbindungseinrichtung W im Inneren mit dem Emitterkontakt 22 verbunden sein. In Fig. 5b bilden der Emitterkontakt 22 und der Steuerelektrodenkontakt 24 einen gemeinsamen Kontakt W. In den Figuren 5a und b werden die Elektrodenanschlüsse 11,12,10 und 14 jeweils aus dem Gehäuse herausgeführt. Diese entsprechen den ebenso numerierten Anschlüssen der Schaltung der Figuren 2 und 4.

Der erste Kontakt 21 steht in Ohmschem Kontakt mit den ersten freiliegenden Flächen der ersten Halbleiterschicht 31 des ersten Leitungstyps und der zweiten Halbleiterschicht 32 des zweiten Leitungstyps. Dabei handelt es sich um die der Steuerelektrodenseite abgewandte Thyristor-Emitter-Schicht des Thyristors CR.

Der Bereich 32b der Region der zweiten Halbleiterschicht vom zweiten Leitungstyp, welche in Ohmschem Kontakt mit dem ersten Kontakt 21 steht, dient als Kollektorschicht des Transistors TR. Der Bereich 32a für die Ausbildung des ersten PN-Übergangs Ji mit der ersten Halbleiterschicht 31 dient als erste Basisschicht (als der Steuerelektrodenseite abgewandte Thyristorbasisschicht) des Thyristors CR.

Die dritte Halbleiterschicht 33 vom ersten Leitungstyp umfasst die Basisschicht 33b des Transistors TR und die zweite Basisschicht (Steuerelektrodenschicht) 33a des Thyristors CR und bildet den zweiten PN-Übergang J2 mit der zweiten Halbleiterschicht 32. Die Basisschicht 33b des Transistors TR und die Steuerelektrodenschicht 33a des Tyristors CR haben an der zweiten Hauptfläche jeweils freiliegende Flächenbereiche und stehen jeweils in Ohmschem Kontakt mit dem dritten B-Kontakt 23b beziehungsweise dem vierten Kontakt 24. Die vierte Halbleiterschicht 34 vom zweiten Leitungstyp umfasst die Emitterschicht 34b des Transistors TR und die steuerelektro-denseitige Thyristoremitterschicht 34a des Thyristors CR. Die vierte Halbleiterschicht 34 bildet den dritten PN-Übergang J3 mit der dritten Halbleiterschicht 33. Der dritte PN-Übergang J3 umfasst den Basis-Emitter-Übergang J3b des Transistors und den Steuerelektroden-Emitter-Übergang J3a des Thyristors. Die vierte Halbleiterschicht 34 hat an der zweiten Hauptfläche eine freiliegende Fläche und die Emitterschicht 34b des Transistors steht in Ohmschem Kontakt mit dem zweiten Kontakt 22 und die Emitterschicht 34a des Thyristors steht in Ohmschem Kontakt mit dem dritten A-Kontakt 23a. Der dritte A-Kontakt 23a ist mit dem dritten B-Kontakt 23b verbunden und mit der dritten Elektrode 13 herausgeführt. Der erste Kontakt 21 und der zweite Kontakt 22 sind mit der ersten Elektrode 11 beziehungsweise der zweiten Elektrode 12 herausgeführt. Der vierte Kontakt 24 ist mit der vierten Elektrode 14 herausgeführt oder mit dem zweiten Kontakt 22 verbunden. Wenn der vierte Kontakt 24 über die Aussenelektrode 14 herausgeführt ist, so ist die Ausführungsform gemäss Fig. 2 verwirklicht. Wenn der vierte Kontakt 24 innen mit dem Kontakt 22 verbunden ist, so ist die Ausführungsform gemäss Fig. 4 verwirklicht.

Das Halbleiterelement gemäss den Figuren 5a, b kann in einer einzigen Halbleiterscheibe ausgebildet sein. Ferner können die beiden Elemente in einem Gehäuse verpackt sein, indem man ein Halbleiterscheibe für den Thyristor CR und eine Halbleiterscheibe für den Transistor TR auf eine gemeinsame Platte auflötet oder aufschweisst (Molybdänplatte oder Kupferplatte). Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Ausführungsform bei der der Kollektor des Transistors und die der Steuerelektrodenseite abgewandte Hauptstromelektrode des Thyristors gemeinsames Potential haben. Wenn bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 der Halbleiter vom ersten Leitungstyp ein Halbleiter vom P-Typ ist, so ist der Halbleiter vom zweiten Leitungstyp ein Halbleiter vom N-Typ. Wenn andererseits der Halbleiter vom ersten Leitungstyp ein Halbleiter von N-Typ ist, so ist der Halbleiter vom zweiten Leitungstyp ein Halbleiter vom P-Typ.

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; gemäss Fig. 6 ist die Basis des Transistors TR von der steuerelektrodenseitigen Hauptstromelektrode des Thyristors CR getrennt und die Impulssteuereinrichtung 400

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liegt in Reihe zu dem Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors TR. Die Kommutierungsimpulsanschlüsse 12-13 und die Basisimpulsanschlüsse 15-12 sind getrennt ausgebildet. In dem mit einer strichpunktierten Linien umgebenen Schaltungsteil liegt die Sekundärwicklung N2 des Transformators in Reihe zur Kol- 5 lektor-Emitter-Strecke des Transistors TR und die dritte Wicklung N3 liegt über dem Basiswiderstand Rb zwischen Basis und Emitter des Transistors. Die Primärwicklung Ni liegt in Reihe zur Kondensatorentladungsschaltung, welche die Induktivität L, den Kondensator C und den Hilfsthyristor ACR umfasst. Der 10 Kondensator C wird über eine Aufladungseinrichtung CM (z. B. ein Widerstand, eine Induktivität, eine Reihenschaltung der beiden oder eine Reihenschaltung einer Kommutierungseinrichtung und eines Widerstandes oder einer Induktivität) von der Hilfsstromquelle Ec während der AUS-Periode des Hilfsthyri- 15 stors aufgeladen.

Der Transformator T dient der Umwandlung des Entladungsstroms des Kondensators C und der Impulsstrom wird über die Sekundärwicklung N2 und die dritte Wicklung N3 der Kollektor-Emitter-Strecke beziehungsweise der Basis aufge- 20 prägt. Im Widerstand für die Primärwicklung Ni wird der Strom in der Sekundärwicklung N2 erhöht je nach der Zunahme des Hauptstroms iL, so dass der primäre errechnete Widerstand gesenkt wird und der Verlustfaktor der I-C-Entla-dungsschleife über die Primärwicklung herabgesetzt wird und 25 der Entladungsstrom erhöht wird. Demgemäss hat diese Schaltung die Eigenschaft, dass der Impulsstrom bei einer Erhöhung des Hauptstroms iL erhöht wird.

Wenn, wie oben beschrieben, die Basiselektrode 15 vorgesehen ist, so kann man auf einfache Weise verschiedene Ein- 30 richtungen zur Verbesserung der Anpassbarkeit der Impulsbasissteuerung und der Steuerung unter Zufuhr des Impulsstroms in Reihe zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors TR und zur Führung des Hauptstroms iL des Thyristors CR vorsehen.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch eine Halbleitereinrichtung zur Verwirklichung der Ausführungsform gemäss Fig. 6 mit einer getrennten Basiselektrode. Gemäss Fig. 7 steht der dritte B-Kontakt 23b in Ohmschem Kontakt mit der Basisschicht 33b des Transistors TR und wird mit der fünften Elektrode 15 herausgeführt. Der dritte A-Kontakt 23a steht in Ohmschem Kontakt mit der steuerelektrodenseitigen Emitterschicht 34a des Thyristors CR und ist mit der dritten Elektrode 13 herausgeführt. Wenn der Transistorteil TR und der Thysistorteil CR in einer einzigen Scheibe ausgebildet sind, so kann man die dritte Halbleiterschicht 33c im Grenzbereich an der zweiten Hauptfläche freilegen und in Ohmschen Kontakt mit dem dritten A-Kontakt 23a bringen, um wechselseitige Störungen und insbesondere ein nochmaliges Zünden des Thyristorteils CR aufgrund des Stroms des Transistorteils TR während der Aus-schaltzeit zu verhindern. Die dritte Halbleiterschicht 33c bildet den Störwiderstand aufgrund des Widerstandes der dritten Halbleiterschicht 33 zwischen der Schicht 33c und der Basisschicht 33b, so dass der Thyristorteil CR und der Transistorteil TR eine partielle Verbindung gemäss Fig. 5a aufweisen. Das Verhältnis dieser Verbindung hängt ab vom Verhältnis der Länge der freiliegenden Grenzfläche zwischen der Schicht 33c und der Schicht 34b zur Länge der freiliegenden Grenzfläche zwischen der Schicht 33b und der Schicht 34b. Bei der Vorrichtung gemäss Fig. 6 sollte die letzte Länge grösser sein.

Wenn man die Einrichtung gemäss Fig. 7 mit dem gewünschten Verhältnis der freiliegenden Grenzflächenlänge in der Schaltung gemäss Fig. 6 verwendet, so können verschiedenste Ausführungsformen verwirklicht werden, bei denen der Transistorteil mit der Verbindung gemäss Fig. 2 und der Transistorteil mit der Verbindung gemäss Fig. 6 in einem gewünschten Verhältnis kombiniert sind.

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2 Blatt Zeichnungen