CN1111034A - 可关断半导体器件 - Google Patents

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Abstract

一种用片状半导体制成的可关断半导体器件，该 半导体器件a)至少具有一个GTO-晶闸管-单元或 者GTO-晶闸管(GTO)，它至少具有一个阳极单元 或者一个阳极(A)，至少一个阴极单元或者一个阴极 (K)和至少一个控制电极单元或者一个控制电极 (G)，其特征在于，b)在半导体边缘区至少设有一个 有散热单元金属化层(13)的散热单元(15)，和c)在 此散热单元金属化层(13)下面设有一个电绝缘层 (14)。

Description

本发明涉及一种可关断（Gate-turn-off，即GTO）半导体器件，该半导体器件至少具有一个GTO-晶闸管-单元或者GTO-晶闸管（GTO），它至少具有一个阳极单元或者一个阳极（A），至少一个阴极单元或者一个阴极（K）和至少一个控制电极单元或者一个控制电极（G）。
本发明所涉及的背景技术已在专利US-A-5，248，622中公开发表，该专利给出了一种可关断的合金型半导体器件，采用无焊接压触技术，其半导体芯片边缘涂有硅树脂，当半导体芯片封入管壳之后起散热作用。对于那些非合金型功率半导体来说，这种边缘散热方式是不够的。
专利EP-A2-0  387  721公开了一种可关断晶闸管，在此种晶闸管中边缘的关断电极用于抽出基区积累的少数载流子同时也起边缘散热作用。这种需要2个控制极的晶闸管不适用于功率模块。
专利DE-C2-3  509  745公开了一种关断式晶闸管，在这种晶闸管中，为了补偿不相等的点状控制极接触引线电阻，在围绕控制极引线连接点附近的扇形区内的载流子寿命要比远处扇形区域内长些。这样做既没有对边缘散热有所贡献也没有达到散热的目的。
专利DE-OS-2  041  727公开了一种半导体芯片，在此片上的一个环形区内径向排列着多个GTO-晶闸管单元，其边缘的阴极没有金属化，以便关断时利用边缘电阻的增加实现整个阴极区内均匀的电流分布。
专利DE-C2-3  722  425描述了一种有多个排列在同心环中的GTO-单元的GTO-晶闸管，在该种晶闸管中，为了达到相同的关断时间和避免热击穿，特别是在远离控制极的晶闸管单元中，离控制极较远的阳极一侧环形发射极区的宽度小于靠近控制极环的相应宽度。
此种结构的缺点是阳极发射极宽度的匹配虽然有利于关断过程，但同时却增加了导通过程的难度，从而损害了器件的导通均匀性。
专利EP-A2-0  283  588公开了一种GTO-晶闸管，在这种晶闸管中，为了均匀控制各个并联单元，在外层环上排列的GTO-晶闸管-单元比内层环上的在阴极接触与控制极接触之间具有较小的电阻。在外环上控制极与n-发射极之间的距离可调整为50μm，而对内环距离可为150μm，这种电性质的有效距离可以用绝缘层调整，绝缘层控制其相邻的阴极和控制极的金属化层。不同的电阻值也可以用露出表面那部分p-基区的不同厚度来达到。这部分的p-基区也可具有不同的掺杂分布，在那里也可以制造一个较高掺杂的附加层。
这种方法的缺点是，不良安排的单元其不利影响不仅由位置决定，而且也与控制的方式有关。根据这种控制增加或减小单元间的差别，而判断此安排方式所引入的反措施是不够的或者是过补偿的。
可关断的、所谓的GTO-晶闸管作为功率半导体器件特别地被使用于大功率变流器中。在此为了控制这种器件，常常应用脉宽调制法，在该方法中，以接近恒定的、与输入和输出频率无关的开关频率，把GTO-晶闸管接通和关断。此时在器件中所产生的功率损耗是一个重要的设计准则，因为此功耗把器件加热，从而必须在考虑到半导体芯片与冷却器之间的最大可靠过渡温度及热阻的情况下通过冷却把热散掉。
在半导体芯片中产生的总功率损耗，可以分成：其中一种是静态损耗，它与平均节拍周期有关，另一种是动态损耗，它与频率成比例，并且由导通和关断损耗组成。所有这些损耗都是随温度变化的，因此毫无疑问加热速率本身也是过渡温度的函数。
大多数功耗分量（静态，导通）与温度的相关性很小，而每个脉冲的关断损耗在较高温度下明显上升。因为存储时间也同时增加。在关断期内存储时间的增加对电流分布有不利影响，所以可能形成热不稳定性，在此情况下器件面积的某一部分不断加热直至最后超过最高许可温度，而器件作为整体而言并未达到热极限参数。
关于背景技术还要提到专利EP-BI-0  200  863，此专利同样公布了一种GTO-晶闸管-与二极管结构的半导体器件。二极管结构在片状半导体边缘，以≤1mm的距离围绕环状排列的GTO-晶闸管单元园形排列，并与GTO-晶闸管反极性并联。借助在半导体器件的硅衬底材料中掺入重金属原子，如金或铂，或者借助电子束或者伽玛射线的辐照，调整二极管中载流子的寿命使其小于晶闸管中的载流子寿命。在二极管与GTO-控制电极单元之间有一电阻或一个用电绝缘钝化膜组成的园形保护区，把晶闸管区与二极管区彼此分开，使只能有少量的载流子进入各自相对应的区域。
如在权利要求1、4和5中所定义，本发明的任务在于进一步研制这样一种前面所述的可关断半导体器件，使其半导体芯片的某些区域的热损伤、特别是在边缘部分的热损伤得以降低。
本发明的优点是，只有在非常大的电流下不可避免的小的电学非均匀性才可能产生不利影响。该种性能主要通过下述方法实现，在边缘区域每个单元内具有的平均散热能力通过采用适当措施予以提高，尽可能不使边缘区域中的GTO-器件的复盖面积继续减少，并且从而还可以提高对压力分布非均匀性的灵敏度。
本发明的基本考虑是，当已经产生的局部加热不能由已经提高的散热能力所消除时，最后才出现过热并危害GTO-器件功能。这种已经提高的散热能力与过热点附近温度梯度的增加有关，并且与此过热点的大小有关。如果分析一个正常芯片的此种附加散热能力，就会明白GTO-器件边缘显示出了薄弱的热传导环节，因为实际上此处热横向传导只能向内而不能向各个方向进行。
在盘式封装的情况下经过多次不完善的平面夹紧之后，往往由于管壳和金属化的轻微变形造成压力的非均匀性，使边缘某些部分承受较小的压力强度从而散热较少。由于在乾过渡区有较大的热阻，即使器件的非均匀性是处在均匀分布的情况之下，GTO-器件边缘也明显地具有较强的形成早期过热的倾向。根据实际经验这种边缘的不良热传导在大型的GTO上所占的比重明显地高于前面已讨论多次的由控制电极连接点的排列所引起的非均匀性。
本发明优选实施实例的另一优点是，在-40℃到125℃温度范围内触发电流具有较小的起伏，从而可以实现精确触发。
下面借助实施实例阐述本发明，附图如下：
图1.具有GTO晶闸管单元和散热单元的可关断半导体器件的部分截面图;
图2a-2c.半导体器件扇形区部分俯视图，其中带有几种边缘不同排列的GTO-晶闸管单元和散热单元;
图3.半导体器件扇形区部分俯视图，其中在边缘区具有特殊结构的阳极发射极的GTO-晶闸管-单元;
图4.具有触发稳定二极管的可关断半导体器件电路图;
图5.按图1可关断半导体器件的部分截面图，其中增加了图4给出的触发稳定二极管的附加单元。
在附图中相同的部分用相同的符号标志。
图1示出片状半导体器件横截面的一部分，带有GTO-晶闸管-单元（GTO）和散热单元（15）的侧面邻近区域，散热单元安排在GTO-晶闸管-单元（GTO）的靠边缘一侧。在该半导体器件的下边的阳极金属化层（1）例如用铝金属化，它作为阳极（A），对照图4，构成了可关断半导体器件的第1主电极。在该半导体器件的上边有GTO-阴极金属化层（9），它经图上未示出的钼垫片以及还可能具有的其它中间薄层与散热单元金属化层（13）电连接，从而构成作为阴极（K）的可关断半导体器件的第2主电极。在器件工作期间，阴极一侧的接触片与图中未示出的冷却器热导式地连接在一起，用于导散半导体芯片上的损耗热。（5）表示控制电极的金属化层，它连有可预先给定的电阻，把GTO-阴极金属化层（9）以及散热单元金属化层（13）围起来，并且低于它们，以便在未示出的垫片下面将电连接线向侧面导向一个未示出的中心孔或者环形孔，并且从那里经一个未示出的、单独的接触块，绝缘地经侧面向外引出。
半导体器件主要由一个比较厚的、低掺杂的、n型导电的n--基区（3）组成，其上阴极一侧制成p-导电的p-基区（4）。在此p-基区（4）上GTO-晶闸管-单元（GTO）的阴极区域内有高掺杂的n-导电的n+-GTO发射区（10），其侧面稍大于GTO-阴极金属化层（9）。以与n+-GTO发射区（10）大约相同的横向尺寸在阳极一侧由n--基区（3）和在n+-GTO发射区（10）下方制成一个高掺杂的p-导电的p+-阳极-发射区（11）。与此p+-阳极发射区（11）横向距离不远，阳极一侧在剩余的横向区域内，在n--基区（3）上制成一高掺杂的n-导电的n+-短路层（2）和（2′），它把p+-阳极发射区（11）短路。此短路层可以制成不同的结构，例如图1所示，在p+-阳极发射区（11）中心有一窄条n+-短路层（2′）或者没有这样的窄条（2′）。该n+-短路层（2′）宽度（d）最好小于p+-阳极发射区（11）的宽度（a）。这个宽度（a）的改变可以影响GTO-晶闸管-单元（GTO）的触发时间。
电绝缘层（6）覆盖了n+-GTO-发射区（10）的边缘和GTO-阴极金属化层（9）与控制电极金属化层（5）之间的中间区域，在此两个金属化层（9，5）覆盖了绝缘层（6）的边缘区域。电绝缘层（14）覆盖散热单元边界层（12）的上表面和侧面边缘以及散热单元金属化层（13）与控制电极金属化层（5）之间的区域，而金属化层（5）覆盖了电绝缘层（14）的边缘区域。散热单元-边界层（12）可以是n+-GTO-发射区（10）或者是p-基区（4）。
图2a-2c以俯视图的形式部分地示出了GTO-晶闸管-单元（GTO）及GTO-阴极金属化层（9）和散热单元金属化层（13）不同的扇形排列。
在图2a中边缘稍长的散热单元金属化层（13）的取向基本垂直于稍长的GTO-阴极金属化层（9）的取向。在图2b中，在外环区内，散热单元金属化层（13）与GTO-阴极金属化层（9）交替地排列，并且与GTO-阴极金属化层（9）相似，基本上是径向排列。在图2c中散热单元金属化层（13）与图2b的情况不同，移向外部边缘并且对着GTO-阴极金属化层（9）的狭缝排列。在这种排列的情况下边缘的散热单元金属化层（13）在工作时起附加的散热作用。
图3部分地示出了本发明的另一种实施实例的半导体芯片的一个扇形区俯视图，在此实例中没有散热单元（15）。与内环区（Zi）中的GTO-晶闸管-单元（GTO）不同，外环区（Za）中的GTO-晶闸管-单元（GTO）边缘一侧最好具有缩短50%的p+-GTO-发射区（11a），这样，虽然随时都可保证边缘单元的正常触发，然而在导通状态与内环区（Zi）内的GTO-晶闸管-单元（GTO）相比，此边缘单元却承受较少的电流，而且关断较小的功率。关断延迟时间和存储时间是可比较的，从而在接近相同的导通和关断动态下实现了每个单元的损耗功率明显地减少，同时无需承担任何重要损失。
此外，或者取代边缘一侧缩短的p+-GTO-发射区（11a），按照本发明的另一个实施实例如用掩模阻挡的电子辐照GTO-晶闸管-单元（GTO）的外环（Za），特别是在外指状区的电子辐照，与内环区（Zi）或者在指状区内侧边缘的载流子寿命（τ1）相比可以达到使载流子寿命（τ2）进一步减少。从而也可以实现减少在外环区（Za）产生的损耗功率，因为一方面在导通状态有较小的电流密度，而另一方面在关断时由于较小的载流子密度而形成较短的关断损耗时间，最后可预期，与减少的载流子寿命（τ2）相对应有一较短的阻断延迟时间。
这种实施方式是很灵活的，因为在掩模不变的情况下，对附加的辐照剂量是容易控制的，或者可以最佳化而且是很有效的。为了保证容易操作的和精确的掩蔽电子辐照，至少对于进行附加辐照使用1MeV-2.5MeV能量范围的较低能量的电子是有利的，因为例如用2mm厚的钼掩模可毫无困难地对其进行掩蔽，同时对1mm厚的硅还能产生足够均匀的效果，以便达到所期望的边缘散热。
此外，还可以采用质子或者α粒子进行选择性辐照，已知这些方法可以实现许多非常小的局部化的载流子寿命（τ2）缩短区。这些辐照方法还极其容易实现且掩蔽十分精确。下面的情况是可能的，通过在阳极附近引入载流子寿命下降区。对最外环区（Za）的GTO-晶闸管-单元（GTO）向外的半边进行适当调整，使基本上达到预定的较短的阻断延迟时间，并且从而在此关键区域内针对性很强地达到损耗功率密度的减小。
图4在一个电路图上示出了一个GTO-晶闸管（GTO）的阳极（A）、阴极（K）和控制极（G），它们经一个电阻（R）和一个触发稳定二极管（D）的串联电路与阴极（K）连接。电阻（R）的电阻值在10Ω-500Ω之间，最好在50Ω-200Ω之间。
作为对图1所示本发明实施实例的补充，图5示出片状半导体器件的部分横截面具有一个与GTO-晶闸管-单元（GTO）横向相邻的二极管（D）的区域和一个围绕二极管（D）安置的环状电阻（R）。在此GTO-晶闸管-单元（GTO）的控制电极金属化层（5）的三层n+n-p-区域与该四层p+n-pn+-区域在横向经电阻（R）与二极管（D）的区域分开。
控制极（G）是经控制电极金属化层（5，5′）或者经主控制电极（5）和辅助控制电极（5′）直接与p-基区（4）连接。在二极管（D）区域内按需要制造的小面积二极管-阴极金属化层（8）经n+-二极管-发射区（7）与p-基区（4）连接。
原则上二极管（D）可以像通常的GTO-晶闸管-单元（GTO）一样制造。在这种情况下，在硅的台式结构中得到一个连接在一起的n+-二极管-发射区（7），它也沿着一个用虚线标出的横向邻接电阻区（7′）延伸。流向控制电极（G）的主控制电极（5）和辅助控制电极（5′）的接触的电流是对称的。用这种结构得到了很小的串联电阻（R），这样小的电阻对实际应用可能导致需要过大的触发电流。
因此，为了达到该电阻（R）的预期值可以限制n+-二极管-发射区（7）的横向延伸。剩余的对称安置的电阻区（7′）只含有p掺杂，并且起部分电阻（R）的作用。因为此电阻（R）往往比较小，因而保证了良好的稳定性，特别是在高温下。
取代p掺杂的电阻区（7′）可以用减小p-基区（4）横向范围的厚度（例如经腐蚀达到一定的深度）来实现电阻（R）的进一步提高。此电阻区用（17）表示。电阻区（17）范围内剩余的p-层有小的电导率，导致大的电阻（R）。
在所有实际情况下，努力实现沿二极管（D）的整个边缘电阻（R）有基本上相同的几何尺寸。
半导体器件阴极一侧表面上的二极管间隙对GTO-晶闸管-单元（GTO）的真正的电流流通没有贡献。从电的角度看，整个系统的触发阈值电流由此而明显提高。这种效应实际上与各个区域的局部排列和其之间的距离无关，只要杂散电感小，这个效应在混合结构中仍起作用。
因为二极管（D）的作用随其面积成正比例的增加，所以其几何尺寸是重要的。
与GTO-晶闸管-单元区（GTO）相比，二极管（D）区中较高的载流子寿命可提高效率。如果选择的复合中心只在温度范围-40℃和125℃之间某个临界温度以上才具有对温度的依赖性，那么在低温下还可使大的漏电流进一步减小。
因为二极管（D）部分只流过比较小的电流，小面积的二极管金属化层（8）往往就够用了。因此对n+-二极管-发射区（7）的区域可以尽可能使用半导体器件阴极一侧未被利用的面积。
在p-基区（4）内存在载流子寿命的差别时，局部电流出现强的再分布。具有最短载流子寿命的GTO-晶闸管-单元（GTO）在达到触发阈值之前的瞬间几乎承受全部空穴电流。由此得出结论，微小的技术差别可能导致总触发电流强烈的变化。
可以理解，电极金属化层（1，5，5′，8，9，13）可使用常规金属或者金属合金。优先使用铝。半导体器件可以是园形或者其它形状。重要的是，特别是在边缘，GTO-晶闸管-单元（GTO）有好的热传导。
为了稳定触发阈值和减少其温度的依赖性将GTO-晶闸管-单元（GTO）的控制电极（G）经二极管（D）与其阴极（K）电学连接是有利的，其中这两种器件的阴极是短接的。
原则上二极管（D）也可以用混合式结构起稳定作用。它可以制成n+-p-二极管或者肖特基二极管。通过二极管（D）的电流横向由控制极金属化层（5，5′）流向二极管金属化层（8）。n+-发射区（2）限制了阳极（A）的寄生电流。
此外，上述半导体器件最少具有一个在图中未示出的二极管与至少一个GTO-晶闸管-单元（GTO）反极性并联，反向导通晶闸管普遍采用此种并联。
符号表
1        阳极金属化层，第1主电极
2 n+-短路层
2′ 在11中心的n+-短路层
3 n--基区
4        p-基区
5        控制电极金属化层，控制主电极
5′    控制电极金属化层，控制辅助电极
6，14        电绝缘层
7 n+-二极管-发射区
7′，17        电阻区，电阻带，电阻条
8        二极管金属化层
9.        GTO-阴极金属化层，第2主电极
10 n+-GTO-发射区
11 p+-GTO-发射区
11a 侧边缩短的p+-GTO-发射区11
12        散热单元-边界层
13        散热器单元金属化层
15        散热单元
a        11的宽度
A        阳极
d        2′的宽度
D        二极管，触发稳定二极管
G        控制电极
GTO        GTO-晶闸管，GTO-晶闸管-单元
K        阴极
R        电阻
Za        外环，外环区
Zi        内环，内环区
τ1，τ2载流子寿命

Claims (10)

1、一种用片状半导体制成的可关断半导体器件，该半导体器件
a)至少具有一个GTO-晶闸管-单元或者GTO-晶闸管(GTO)，它至少具有一个阳极单元或者一个阳极(A)，至少一个阴极单元或者一个阴极(K)和至少一个控制电极单元或者一个控制电极(G)；
其特征在于，
b)在半导体边缘区至少设有一个有散热单元金属化层(13)的散热单元(15)；和
c)在此散热单元金属化层(13)下面设有一个电绝缘层(14)。
2、根据权利要求1所述的可关断半导体器件，其特征在于，
a）由控制电极（G）的控制电极金属化层（5）的一个单元把至少一个散热单元（15）与GTO-晶闸管-单元（GTO）的GTO-阴极金属化层（9）分开;
b）特别是，散热单元（15）排列在GTO-阴极金属化层（9）外侧。
3、根据权利要求1或2所述的可关断半导体器件，其特征在于，
a）半导体芯片在至少一个散热单元（15）的范围内具有散热单元-边界层（12）;
b）电绝缘层（14）设在此散热单元-边界层（12）与散热单元金属化层（13）之间;和
c）散热单元-边界层（12）是n+-GTO-发射区（10）或者
d）是p-基区（4）。
4、根据上述任何一项权利要求并特别具有权利要求1中的特征a）的可关断半导体器件，其特征在于，在半导体芯片外环区（Za）内至少一个GTO-晶闸管-单元（GTO）具有边缘缩短的p+-GTO-发射区（11a）。
5、根据上述任一项权利要求并特别具有权利要求1中的特征的a）的可关断半导体器件，其特征在于，
a）在半导体芯片的外环区（Za）内至少一个GTO-晶闸管-单元（GTO）具有至少一个这样的区域，即在其中载流子寿命（τ2）小于在一个内环区（Zi）的GTO-晶闸管-单元（GTO）的载流子寿命（τ1）;
b）特别是，在边缘的GTO-晶闸管-单元（GTO）的边缘区内载流子寿命（τ2）小于同一个GTO-晶闸管-单元（GTO）的非边缘内的载流子寿命（τ1）。
6、根据权利要求5所述的可关断半导体器件，其特征在于，
a）较小的载流子寿命（τ2）是用高能射线辐照半导体芯片的有关部分产生的;
b）特别是，较小的载流子寿命（τ2）用1MeV-2.5MeV能量范围的电子辐照或者
c）用质子或者
d）用α粒子产生的。
7、根据权利要求6所述的可关断半导体器件，其特征在于，较小的载流子寿命是通过在GTO-晶闸管-单元（GTO）的阳极金属化层（1）附近辐照产生的。
8、根据上述任何一项权利要求所述的可关断半导体器件，其特征在于，
a）至少一个控制电极（G）经至少一个触发稳定二极管（D）与GTO-晶闸管-单元或者GTO-晶闸管（GTO）的至少一个阴极（K）有效地连接;
b）触发稳定二极管（D）的导通方向是由控制电极（G）通向GTO-晶闸管（GTO）的阴极（K）。
9、根据权利要求8所述的可关断半导体器件，其特征在于，
a）至少一个触发稳定二极管（D）的n+-二极管-发射区（7）安排在阴极表面;以及
b）n+-发射区（2）安排在半导体器件阳极（A）的正相对的面上;
c）在一个GTO区域内安排多个GTO-晶闸管-单元（GTO）和在一个二极管区域内安排至少一个触发稳定二极管（D）;
d）二极管区域通过至少一个电阻条（7′，17）与GTO-区域分开;
e）电阻条（7′，17）是p-基区（4）的一部分，此基区对至少一个GTO-晶闸管-单元（GTO）和至少一个触发稳定二极管（D）是共用的。
10、根据权利要求9所述的可关断半导体器件，其特征在于，电阻条（17）是在p-基区（4）中用掩模结构和/或通过沟槽蚀刻制成的。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19640311B4 (de) * 1996-09-30 2005-12-29 Eupec Gmbh & Co. Kg Halbleiterbauelement mit Lateralwiderstand und Verfahren zu dessen Herstellung
DE19746974A1 (de) * 1997-10-24 1999-04-29 Asea Brown Boveri Abschaltthyristor mit Stopschicht
JP2001284575A (ja) * 2000-04-04 2001-10-12 Mitsubishi Electric Corp 圧接型半導体装置およびそれを用いた半導体スタック装置
DE10047133A1 (de) * 2000-09-22 2002-04-18 Eupec Gmbh & Co Kg Körper aus dotiertem Halbleitermaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
CN100341143C (zh) * 2005-08-04 2007-10-03 上海交通大学 半导体器件微型散热器
KR101749671B1 (ko) 2010-09-29 2017-06-21 에이비비 슈바이쯔 아게 역-도통 전력 반도체 디바이스
EP3073530B1 (en) * 2015-03-23 2017-05-03 ABB Schweiz AG Reverse conducting power semiconductor device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755356A (fr) * 1969-08-27 1971-03-01 Westinghouse Electric Corp Interrupteur a semi conducteur a grille de commande pour courant eleve
DE2141627C3 (de) * 1971-08-19 1979-06-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Thyristor
JPS59184551A (ja) * 1983-04-04 1984-10-19 Hitachi Ltd 絶縁型半導体装置
JPS60220971A (ja) * 1984-04-17 1985-11-05 Mitsubishi Electric Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタ及びその製造方法
CH668505A5 (de) * 1985-03-20 1988-12-30 Bbc Brown Boveri & Cie Halbleiterbauelement.
JPS62163371A (ja) * 1986-01-13 1987-07-20 Mitsubishi Electric Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタ
JPH061831B2 (ja) * 1986-07-08 1994-01-05 株式会社日立製作所 ゲ−トタ−ンオフサイリスタ
EP0283588B1 (de) * 1987-02-24 1993-10-06 BBC Brown Boveri AG Steuerbares Leistungs-Halbleiterbauelement
DE3869382D1 (de) * 1988-01-27 1992-04-23 Asea Brown Boveri Abschaltbares leistungshalbleiterbauelement.
JPH01253274A (ja) * 1988-04-01 1989-10-09 Fuji Electric Co Ltd 逆導通ｇｔｏサイリスタ
US5248622A (en) * 1988-10-04 1993-09-28 Kabushiki Kashiba Toshiba Finely controlled semiconductor device and method of manufacturing the same
EP0387721B1 (de) * 1989-03-14 1996-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Thyristor mit verbessertem Abschaltverhalten
US5210601A (en) * 1989-10-31 1993-05-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Compression contacted semiconductor device and method for making of the same

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