CS232093B1

CS232093B1 - Light-controlled power semiconductor device

Info

Publication number: CS232093B1
Application number: CS832223A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Pina; Jaroslav Homola; Ilja Mueller; Jan Hartman
Original assignee: Bohumil Pina; Jaroslav Homola; Ilja Mueller; Jan Hartman
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS222383A1

Abstract

Vynález se týká výkonové polovodičové součástky řízené světlem, např. optotyristoru s kompenzující elektrodou, tvořenou kontaktovanou oblastí řídicí báze, přičemž kontakt řídicí báze kompenzující elektrody je galvanicky propojen s kontaktem fotocitlivé oblasti. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kompenzující elektroda je umístěna mezi fotocitlivou 'oblastí a oblastí hlavního emitoru. Ve , fotocitlivé oblasti i v oblasti kompen- « zující elektrody je vytvořena zapuštěná emitorová vrstva a přes ni je provedeno galvanické propojení kontaktu fotocitlivé oblasti a kontaktu kompenzující elektrody.The invention relates to a light-controlled power semiconductor component, e.g. an optothyristor with a compensating electrode formed by a contacted control base region, wherein the control base contact of the compensating electrode is galvanically connected to the contact of the photosensitive region. The essence of the invention lies in the fact that the compensating electrode is placed between the photosensitive region and the main emitter region. A recessed emitter layer is formed in the photosensitive region and in the region of the compensating electrode, and a galvanic connection of the contact of the photosensitive region and the contact of the compensating electrode is made through it.

Description

Autor vynálezu pína BOHUMIL ing., PRAHA,The author of the invention of BOHUMIL ing., PRAGUE,

HOMOLA JAROSLAV RNDr. CSc., KLADNO, MOLLER ILJA RNDr.,HOMOLA JAROSLAV RNDr. CSc., KLADNO, MOLLER ILLA RNDr.,

HARTMAN JAN prom. fyz., PRAHA (54) Výkonová polovodičová součástka řízená světlemHARTMAN JAN prom. , PRAGUE (54) Power semiconductor device controlled by light

232 093232 093

Vynález se týká výkonové polovodičové součástky řízené světlem, např. optotyristoru s kompenzující elektrodou, tvořenou kontaktovanou oblastí řídicí báze, přičemž kontakt řídicí báze kompenzující elektrody je galvanicky propojen s kontaktem fotocitlivé oblasti. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kompenzující elektroda je umístěna mezi fotocitlivou 'oblastí a oblastí hlavního emitoru. Ve , fotocitlivé oblasti i v oblasti kompen« zující elektrody je vytvořena zapuštěná emitorová vrstva a přes ni je provedeno galvanické propojení kontaktu fotocitlivé oblasti a kontaktu kompenzující elektrody.The invention relates to a light-controlled power semiconductor component, eg an electrode compensating optotristor formed by a contacted base of the control base, the contact of the electrode compensating base of the electrode being galvanically connected to the contact of the photosensitive region. The principle of the invention is that the compensating electrode is located between the photosensitive region and the main emitter region. A recessed emitter layer is formed in both the photosensitive region and the compensating electrode region and a galvanic connection of the photosensitive region contact and the compensating electrode contact is made therethrough.

Obr. 2Giant. 2

232 093232 093

Vynález se týká výkonové polovodičové součástky řízené světlem, např. optotyristoru s kompenzující elektrodou, tvořenou kontaktovanou oblastí řídící báze. Kontakt řídící báze kompenzující elektrody je galvanicky propojen s kontaktem fotocitlivé oblasti, Optotyristory jsou vhodné zejména pro galvanické oddělení výkonových stupňů od řídících a umožňují zjednodušení řídících obvodů a podstatné snížení nebezpečí nežádoucího sepnutí rušivými signály. Základními parametry výkonových polovodičových součástek řízených světlem je fotocitlivost a její závislost na mezní hodnotě stiaosti nárůstu blokovacího napětí označované jako S_tt0Iit< The invention relates to a light-controlled power semiconductor component, eg a compensating electrode optotyristor formed by a contacted region of the control base. The control base contact of the compensating electrode is galvanically connected to the contact of the photosensitive area. The basic parameters of the light-controlled power semiconductor devices are the photosensitivity and its dependence on the stall value of the blocking of the blocking voltage increase called S _{tt0Iit <}

Při překročení této kritické hodnoty dojde k sepnutí struktury posuvným proudem.If this critical value is exceeded, the shunt current is switched on.

Dosud známé způsoby řešení konstrukce výkonových polovodičových součástek řízených světlem se zaměřily na zlepšení relace mezi fotocitlivostí a hodnotou S_UCI?^^ optimalizací konstrukce fotocitlivé oblasti, zmenšením její plochy, zvýšením účinnosti a snížením ztrát v přenosové cestě řídícího světelného signálu. Dalším známým řešením je částečné nebo úplné odstranění vazby mezi fotocitlivostí a mezní hodnotou S_UCJ?it kompenzováním účinků kapacitního proudu. Tato kompenzace se dosud realizovala takzvanou kompenzační elektrodou. Známé způsoby řešení využívají ke kompenzaci obvodových částí struktury, kde kapacitní a teplotně závislé svodové proudy se sčítají s povrchovými složkami proudů, které zesilují jejich účinek.So far, known methods for designing light-controlled power semiconductor devices have focused on improving the relationship between photosensitivity and the S _UCI value _? by optimizing the design of the photosensitive area, reducing its area, increasing efficiency, and reducing loss in the path of the pilot light signal. Another known solution is to partially or completely eliminate the coupling between the photosensitivity and the _UCJ limit by compensating for the effects of capacitive current. This compensation has so far been realized by a so-called compensation electrode. The known methods use to compensate the peripheral parts of the structure, where capacitive and temperature-dependent leakage currents are added to the surface components of the currents that enhance their effect.

232 093232 093

Nevýhodou stávajícího řešení kompenzace vlivu kapacitních a svodových proudů je nereprodukovatelnost povrchových složek proudů, které mají u výkonových součástek značný rozptyl a které v mezních pracovních podmínkách způsobují překročení potřebné úroviě kompenzace a z toho vyplývající podstatné zhoršení zapínacích a dynamických vlastností*The disadvantage of the current solution of compensation of the effect of capacitive and leakage currents is the non-reproducibility of surface components of currents, which have a considerable dispersion in power components and which, under extreme operating conditions, exceed the required level of compensation and resulting significant deterioration of switching and dynamic properties.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny řešením výkonové polovodičové součástky řízené světlem podle vynálezu, jejíž podstata, spočívá v tom, že kompenzující elektroda je umístěna mezi fotocitlivou oblastí a oblastí hlavního emitoru.These drawbacks are overcome by the solution of the light-controlled power semiconductor component of the present invention, the principle of which is that the compensating electrode is located between the photosensitive region and the main emitter region.

Ve fotocitlivé oblasti i v oblasti kompenzující elektrody je vytvořena zapuštěná emitořová vrstva* Galvanické propojení kontaktu fotocitlivé oblasti a kontaktu kompenzující elektrody je provedeno přes zapuštěnou emitorovou vrstvu*An embedded emitter layer is formed in both the photosensitive area and the compensating electrode area * The galvanic connection of the photosensitive area contact and the compensating electrode contact is made through the embedded emitter layer *

Pro některé aplikace je výhodné, že.kontakt kompenzující elektrody je vyveden z pouzdra součástky.For some applications, it is advantageous that the compensating electrode contact is led out of the component housing.

Výhody řešení výkonové polovodičové součástky řízené světlem podle vynálezu jsou přeyším v tom, že kompenzace vlivu kapacitních a svodových proudů není ovlivněna povrchovými složkami proudů, které jsou u výkonových součástek značně závislé na teplotě a technologii zpracování* Úroveň kompenzace lze s dostatečnou přesností a reprodukovatelnóstí zajistit pro celý rozsah í pracovních teplot a pracovních podmínek. Tím jsou podmínky spí- í nání a dynamické parametry nezávislé např* na současné hodnotě du/dt, na teplotě a na libovolném pracovním režimu.The advantages of the light-controlled power semiconductor solution according to the invention are furthermore that the compensation of the effect of capacitive and leakage currents is not affected by the surface components of the currents, which are highly dependent on temperature and processing technology for power components. the whole range of working temperatures and working conditions. Thus, the switching conditions and dynamic parameters are independent of eg the current du / dt value, the temperature and any operating mode.

Potřebná hodnota plošného odporu řídící báze v oblasti kompenzující elektrody, která určuje úroveň kompenzace, je dosažena sou-, časnou difúzí emitorové vrstvy do zahloubených oblastí kompenzující elektrody i fotocitlivé oblasti.The necessary surface resistance of the control base in the compensating electrode region, which determines the level of compensation, is achieved by simultaneously diffusing the emitter layer into the recessed compensating electrode and photosensitive regions.

Výkonové součástky řízené světlem určené pro paralelní nebo sériové řazení potřebují různou úroveň kompenzace, kterou lze podle vynálezu řešit tím, že kontakt kompenzující elektrody je vyveden z pouzdra součástky*Light-controlled power components for parallel or series shifting need a different level of compensation which can be solved according to the invention by contacting the compensating electrode from the component housing *

Příklad řešení podle vynálezu je na přiloženém výkresu, kde je znázorněna struktura optotyristoru na obr, 3 v pohledu a na obr. 2 v řezu A - A.An example of the solution according to the invention is shown in the attached drawing, which shows the structure of the optotyristor in Fig. 3 in a view and Fig. 2 in section A - A.

232 093232 093

Čtyřvrstvé struktura obsahuje katodovou emitorovou vrstvu 1 a následující vrstvu řídicí báze 2, vrstvu široké báze J a anodovou emitorovou vrstvu £. Mezi střední fotocitlivou oblastí £· a oblastí hlavního emitoru 6 jsou umístěny segmenty kompenzující elektrody 2» Kontakt kompenzující elektrody 8 je propojený s kontaktem fotocitlivé oblasti 2 přes zapuštěnou emitorovou vrstvu 10, Kompenzující elektroda 2 může pracovat.jako zesilující stupeň v kaskádě s dalším pomocným stupněm 11 nebo s hlavním katodovým stupněm.The four-layer structure comprises a cathode emitter layer 1 and a subsequent control base layer 2, a broad base layer J and an anode emitter layer 6. Between the middle photosensitive region 6 and the main emitter region 6 are located compensating electrode 2 segments. The compensating electrode contact 8 communicates with the photosensitive contact 2 through the embedded emitter layer 10. The compensating electrode 2 may operate as an amplification stage in cascade with another auxiliary stage. 11 or with the main cathode stage.

PŘEDMĚT V í N A L E Z U.SUBJECT MATTER

232 093232 093

Claims

232 093

A light-controlled power semiconductor component having a compensating electrode formed by a contacted control base region, wherein the compensating electrode control base contact is galvanically connected to the photosensitive region contact, characterized in that the compensating electrode (7) is located between the photosensitive region (5) and the region the main emitter / 6 /.

2 «power semiconductor component according to claim 1 _F wherein the photosensitive area / 5 / well in compensating electrode / 7 / is formed recessed emitter layer / 10 /.

Power semiconductor device according to Claims 1 and 2, characterized in that the galvanic connection of the contact of the photosensitive region (9) and the contact compensating electrodes (8) is realized through the embedded emitter layer (10Λ).

4 * A power semiconductor device according to clause 1 _F 2, 3j, characterized in that the contact of the compensating electrode (8) is led out of the component housing.

1 drawing

232 093