DE102008039743B4

DE102008039743B4 - Thyristor mit segmentiertem Zündstufenemitter und Schaltungsanordnung mit einem solchen Thyristor

Info

Publication number: DE102008039743B4
Application number: DE200810039743
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. Schulze; Franz-Josef Dr. Niedernostheide; Uwe Kellner-Werdehausen; Reiner Dr. Barthelmess; Dieter Prof. Dr. Silber; Eswar Chukaluri; Frank Dr. Pfirsch
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: DE102008039743A1

Abstract

Thyristor mit einem Halbleiterkörper (1), in dem in einer vertikalen Richtung (v) ein p-dotierter Emitter (8), eine n-dotierte Basis (7), eine p-dotierte Basis (6) und ein n-dotierter Hauptemitter (5) aufeinander folgend angeordnet sind, sowie mit einer Zündeinrichtung (BOD) und einer zwischen der Zündeinrichtung (BOD) und dem Hauptemitter (5) angeordneten Zündstufenstruktur, die eine Zündstufe (AG3) mit einem n-dotierten Zündstufenemitter (53) aufweist, wobei die Zündstufe (AG3) eine niederohmige Leiterstruktur (43) mit voneinander beabstandeten Leitersegmenten (M₁ ... M_N) umfasst, die jeweils den Zündstufenemitter (53) und die p-dotierte Basis (6) elektrisch kontaktieren.

Description

Die Erfindung betrifft einen Thyristor. Beim Abschalten von Thyristoren, d. h. beim Übergang vom leitenden Zustand in den Sperrzustand, befinden sich im Halbleiterkörper des Thyristors noch freie Ladungsträger, die erst innerhalb einer sogenannten Freiwerdezeit so weit abgebaut werden, dass der Thyristor zuverlässig sperrt. Kommt es jedoch innerhalb der Freiwerdezeit zu einer impulsartigen Spannungsbelastung des Thyristors, so kann es infolge einer noch hohen Anzahl freier Ladungsträger zu einer unkontrollierten Zündung des Thyristors und damit einhergehend zur Ausbildung von Stromfilamenten mit sehr hohen Stromdichten kommen, so dass die Gefahr einer Zerstörung des Thyristors besteht.
Um dieser Problematik zu begegnen, wurden in der Vergangenheit verschiedene Konzepte zur Integration eines sogenannten Freiwerdeschutzes in den Thyristor vorgeschlagen. Ein wesentliches Konzept beruht darauf, im Halbleiterkörper Teilbereiche mit hoher Ladungsträgerlebensdauer vorzusehen. So kann es beispielsweise bei einem Thyristor mit mehreren Zündstufen von Vorteil sein, dass eine Schutzzündung bei vorhandenem Restplasma möglichst im Bereich der ersten beiden Zündstufen erfolgt. Dazu ist es notwendig, dass ein Teil des Elektron-Loch-Plasmas bis in den Bereich dieser Zündstufen diffundiert und bevorzugt dort die Zündung auslöst. Dieses Verhalten ist mit einer geeigneten, ortsabhängigen Einstellung der Ladungsträgerlebensdauer erreichbar. Allerdings stellt dieses Verfahren hohe Anforderungen bezüglich kontaminationsarmer Fertigungsbedingungen dar, da bereits geringe Kontaminationen zu einer deutlichen Reduktion der Ladungsträgerlebensdauer führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Thyristor bereitzustellen, bei dem ein unkontrolliertes Zünden vermieden wird und der einfach herzustellen ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit der ein solcher Thyristor betrieben werden kann.
Diese Aufgaben werden durch einen Thyristor gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 27 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Thyristor weist einen Halbleiterkörper auf, in dem in einer vertikalen Richtung ein p-dotierter Emitter, eine n-dotierte Basis, eine p-dotierte Basis und ein n-dotierter Hauptemitter aufeinanderfolgend angeordnet sind. Außerdem umfasst der Thyristor eine Zündeinrichtung, sowie eine zwischen der Zündeinrichtung und dem Hauptemitter angeordnete Zündstufenstruktur mit wenigstens einer Zündstufe. Jede der Zündstufen umfasst einen n-dotierten Zündstufenemitter. Bei zumindest einer der Zündstufen ist eine niederohmige Leiterstruktur mit voneinander beabstandeten Leitersegmenten vorgesehen, die den Zündstufenemitter der betreffenden Zündstufe und die p-dotierte Basis elektrisch kontaktieren. Als niederohmige Leiterstruktur eignet sich beispielsweise eine Metallisierung, z. B. aus Aluminium oder Kupfer, oder aus einer Legierung mit Aluminum und/oder Kupfer. Ebenso eignet sich auch polykristallines Halbleitermaterial, z. B. polykristallines Silizium, als niederohmige Leiterstruktur. Als niederohmig wird eine Leiterstruktur dann verstanden, wenn sie einen spezifischen Widerstand von kleiner oder gleich 10 Ω·mm²/m bzw. 10 Ohm/☐, bevorzugt jedoch kleiner 0,05 Ω·mm²/m bzw. kleiner 0,05 Ohm/☐ aufweist. Die Schichtdicken dieser Leiterstruktur können z. B. im Bereich zwischen 500 nm und 20 μm liegen.
Aus der DE 10 2004 011 234 A1 ist ein Zündstufenthyristor mit mehreren Zündstufen bekannt, von denen jede einen n-dotierten Zündstufenemitter aufweist. Zur Einstellung der Zündempfindlichkeit eines Zündstufenemitters wird dieser abschnittweise mit Teilchen bestrahlt.
Optional ist auch der Zündstufenemitter der zu der segmentierten niederohmigen Leiterstruktur gehörenden Zündstufe segmentiert und weist wenigstens zwei voneinander beabstandete Zündstufenemitter-Segmente auf.
Bei einer Segmentierung des Zündstufenemitters kann die Anzahl der Zündstufenemitter-Segmente einer Zündstufe beispielsweise identisch mit der Anzahl der Segmente gewählt werden, die die zu dieser Zündstufe gehörende niederohmige Leiterstruktur aufweist. In diesem Fall kann die elektrische Verschaltung so ausgeführt sein, dass jedes der Segmente der niederohmigen Leiterstruktur der Zündstufe genau eines der Zündstufenemitter-Segmente dieser Zündstufe kontaktiert.
Einem jeden Segment der niederohmigen Leiterstruktur einer Zündstufe ist ein Vorwiderstand zugeordnet, der im Wesentlichen durch einen Abschnitt der p-dotierten Basis gegeben ist. Solche Vorwiderstände sind in den Halbleiterkörper integriert, jedoch können zusätzlich oder alternativ auch externe Widerstände, d. h. Widerstände außerhalb des Halbleiterkörpers, eingesetzt werden. Im Fall einer homogenen Zündung des Thyristors sind alle Vorwiderstände einer segmentierten niederohmigen Leiterstruktur parallel geschaltet und weisen daher einen sehr geringen Gesamtwiderstand auf. Bei der Zündung nur im Bereich eines Segmentes hingegen wirkt im Wesentlichen nur der dem gezündeten Segment zugeordnete Widerstand, wodurch die jeweils die zu dem gezündeten Segment benachbarten Segmente sehr wirksam aufgesteuert werden. Hierdurch kommt es entlang der segmentierten niederohmigen Leiterstruktur zu einer von dem zuerst zündenden Segment ausgehenden Kettenzündung, bei der die den bereits gezündeten Segmenten nächstgelegenen, noch ungezündeten Segmente der Zündstufe sehr schnell aufeinanderfolgend gezündet werden.
Optional kann einer Zündstufe mit einer solchen segmentierten niederohmigen Leiterstruktur eine Stromsammelschiene zugeordnet sein, die auf die p-dotierte Basis aufgebracht ist und diese elektrisch kontaktiert. Eine solche Stromsammelschiene ist auf der der Zündeinrichtung abgewandten Seite der zugehörigen Zündstufe, vor der darauf folgenden Zündstufe angeordnet. Abweichend davon ist eine Stromsammelschiene, die der dem Hauptemitter nächstgelegenen Zündstufe zugeordnet ist, zwischen dieser dem Hauptemitter nächstgelegenen Zündstufe und dem Hauptemitter angeordnet.
In ihrer Verlaufsrichtung passiert eine Stromsammelschiene mindestens zwei, mehrere, oder aber alle Segmente der niederohmigen Leiterstruktur der zugehörigen Zündstufe. Hierdurch kommt es zu einer Verteilung des Zündstromes entlang der beabstandet voneinander aufgereihten Segmente der niederohmigen Leiterstruktur der Zündstufe, und damit einhergehend zu einer gleichmäßigen Zündung des Thyristors.
Eine solche Stromsammelschiene kann aus demselben o. g. Material gebildet sein wie die niederohmige Leiterstruktur. Bei Thyristoren mit ringartiger Zündstufenstruktur kann die Stromsammelschiene auch als Ring ausgebildet sein, der die zugehörige Zündstufe umgibt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt aus dem Zündstufenbereich eines beispielsweise vier Zündstufen umfassenden, erfindungsgemäßen Thyristors,
2 eine kathodenseitige Draufsicht auf den Halbleiterkörper des Thyristors gemäß 1 bei entfernter Kathodenmetallisierung,
3 eine vergrößerte Ansicht eines aus 2 ersichtlichen Abschnitts 12, der die Zündstufenstruktur des Thyristors mit einem segmentierten dritten Zündstufenemitter zeigt,
4 die Ansicht des Thyristors gemäß 2, jedoch mit aufgebrachter Kathodenmetallisierung,
5A eine vergrößerte Ansicht des aus 4 ersichtlichen Abschnitts 12 des Thyristors, der dem in 3 gezeigten Abschnitt entspricht, wobei die dritte Zündstufe eine segmentierte niederohmige Leiterstruktur aufweist, sowie eine vierte Zündstufe,
5B eine Modifikation des in 5A gezeigten Thyristors, bei dem anstelle der vierten Zündstufe eine ringförmige Sammelschiene zwischen der dritten Zündstufe und dem Hauptemitter angeordnet ist,
6 eine vergrößerte Ansicht des aus 3 ersichtlichen Abschnitts 15 mit zwei Zündstufenemitter-Segmenten,
7 eine vergrößerte Ansicht des aus den 5A und 5B ersichtlichen Abschnitts 15, der dem in 6 gezeigten Abschnitt entspricht,
8 einen Vertikalschnitt durch den Thyristor gemäß 5A in einer lateralen, auch aus den 2 bis 7 ersichtlichen Richtung r1, bei der die Schnittebene zwischen zwei benachbarten Zündstufenemitter-Segmenten verläuft,
9 ein Ersatzschaltbild des Thyristors gemäß 8,
10 ein Ersatzschaltbild der segmentierten dritten Zündstufe des Thyristors gemäß 8,
11A ein Ersatzschaltbild der segmentierten dritten Zündstufe, bei der der kathodenseitige Vorwiderstand die Funktion eines Emitter-Ballast-Widerstandes aufweist,
11B die Anordnung von in dem Ersatzschaltbild 11A dargestellten Widerständen in einem Abschnitt eines eine segmentierte Zündstufe aufweisenden Thyristors mit Blick auf die Vorderseite des Halbleiterkörpers,
11C die Anordnung von in dem Ersatzschaltbild 11A dargestellten Widerständen in einem Abschnitt eines eine segmentierte Zündstufe aufweisenden Thyristors anhand eines Vertikalschnittes durch den Thyristorabschnitt gemäß 11B entlang einer gekrümmten Schnittlinie A-B,
11D die Anordnung von in dem Ersatzschaltbild 11A dargestellten Widerständen in einem Abschnitt eines eine segmentierte Zündstufe aufweisenden Thyristors anhand eines Vertikalschnittes durch den Thyristorabschnitt gemäß 11B entlang einer Schnittlinie C-D,
12 eine vereinfachte segmentierte Zündstufe für eine Bauelementsimulation mit drei Zündstufenemitter-Segmenten, bei der die inhomogene Zündung der Zündstufe durch eine inhomogene Verteilung von die Zündstufenemitter-Segmente zündendem Licht nachgebildet ist,
13 das Einschaltverhalten der in 12 gezeigten, vereinfachten segmentierten Zündstufe im Bereich der drei dort gezeigten Zündstufenemitter-Segmente, und
14 ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung mit einem Hauptthyristor und einem Ansteuerthyristor, bei der der Ansteuerthyristor eine Zündstufe mit einem seg mentierten Zündstufenemitter aufweist und den Hauptthyristor ansteuert.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher Funktion. Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellungen im Allgemeinen nicht maßstäblich sind.
1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt eines lichtzündbaren Thyristors 100 mit Zündstufenstruktur. Der Thyristor 100 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine in einer vertikalen Richtung v verlaufenden Achse A-A' und umfasst einen Halbleiterkörper 1, in dem in der vertikalen Richtung v ausgehend von einer Rückseite 14 hin zu einer Vorderseite 13 aufeinanderfolgend ein p-dotierter Emitter 8, eine n-dotierte Basis 7, eine p-dotierte Basis 6 und ein n-dotierter Hauptemitter 5. angeordnet sind. Der Halbleiterkörper 1 ist aus dotiertem Halbleitermaterial, beispielsweise aus einem dotierten Siliziumwafer, hergestellt. Auf die Rückseite 14 des Halbleiterkörpers 1 ist eine Anodenmetallisierung 9 aufgebracht.
Der Thyristor 100 umfasst eine Zündeinrichtung BOD, die dadurch gebildet ist, dass sich ein Abschnitt 71 der n-dotierten Basis 7 weiter in Richtung der Vorderseite 13 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt als in den anderen Bereichen des Thyristors 100. Im Bereich des Abschnitts 71 weist der pn-Übergang zwischen der n-dotierten Basis 7 und einem Abschnitt 61 der p-dotierten Basis 6 eine Krümmung auf, so dass die elektrische Feldstärke in diesem Bereich bei einer positiven Anoden-Kathoden-Spannung größer ist als im übrigen Bereich des Thyristors 100. Die vorliegende Zündeinrichtung BOD wird auch als Durchbruchsdiode (BOD = break over diode) bezeichnet, weil diese Diode bei Überschreiten einer bestimmten Anoden-Kathoden-Spannung durch den sogenannten Lawinendurchbruch einen hinreichend hohen Zündstrom liefert, über den der Thyristor im Falle einer Überspannung sicher eingeschaltet wird. Außerdem ist dieser Bereich sehr lichtempfindlich ausgelegt, so dass der Thyristor durch Einstrahlen von Licht in den BOD-Bereich kontrolliert gezündet werden kann.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird nachfolgend jede zur vertikalen Richtung v senkrechte Richtung als laterale Richtung bezeichnet. Zwei dieser lateralen Richtungen sind die in 1 dargestellten lateralen Richtungen r2, r3, d. h. der Halbleiterkörper 1 weist in den verschiedenen lateralen Richtung r2 und r3 identische Querschnitte auf. In diesen wie auch in allen möglichen anderen lateralen Richtungen von der Zündeinrichtung BOD beabstandet weist der Thyristor 100 einen Hauptkathodenbereich HK auf, der sich flächenmäßig über den weitaus größten Bereich des Halbleiterkörpers 1 bis an oder bis nahe an dessen seitlichen Rand erstreckt. Der Hauptkathodenbereich HK umfasst den n-dotierten Hauptemitter 5, sowie eine auf die Vorderseite 13 aufgebrachte Kathodenmetallisierung 4, die den Hauptemitter 5 kontaktiert. Von diesem Hauptkathodenbereich HK ist in 1 jedoch nur ein kleiner, der Zündeinrichtung BOD zugewandter Abschnitt dargestellt.
Zwischen der Zündeinrichtung BOD und dem Hauptkathodenbereich ist eine Zündstufenstruktur mit beispielsweise vier Zündstufen AG1, AG2, AG3 und AG4 angeordnet. Jede dieser Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 umfasst einen n-dotierten Zündstufenemitter 51, 52, 53 bzw. 54, den eine korrespondierende, auf der Vorderseite 13 angeordnete, niederohmige Leiterstruktur 41, 42, 43 bzw. 44 kontaktiert. Bei der niederohmigen Leiterstruktur kann es sich wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Metallisierung handeln, die beispielsweise aus Aluminum oder aus Kupfer besteht. Anstelle aus Metall kann die niederohmige Leiterstruktur auch aus polykristallinem Halbleitermaterial, beispielsweise aus polykristallinem Silizium, bestehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Metallisierung 43 der dritten Zündstufe AG3 segmentiert. Gemäß einer Option der Erfindung ist der Zündstufenemitter 53 dieser dritten Zündstufe AG3 ebenfalls segmentiert. In der Ansicht gemäß 1 sind jedoch nur eines (M₃) der Metallisierungssegmente sowie nur eines (S₃) der Zündstufenemitter-Segmente erkennbar. Das Metallisierungssegment M₃ kontaktiert das Zündstufenemitter-Segment S₃ der dritten Zündstufe AG3, sowie einen zwischen dem Zündstufenemitter 53 der dritten Zündstufe AG3 und dem Hauptemitter 5 angeordneten Abschnitt der p-dotierten Basis 6.
Die p-dotierte Basis 6 umfasst den bereits erläuterten Abschnitt 61, sowie weitere Abschnitte 62, 63, 64 und 65. Der Abschnitt 62 ist zwischen den Abschnitten 61 und 63 angeordnet und schwächer dotiert als der Abschnitt 61. Zwischen den Abschnitten 63 und 65 ist der Abschnitt 64 angeordnet, welcher einen Lateralwiderstand bildet. Die Abschnitte 62 und 64 können auch jeder für sich oder gemeinsam durch eine entsprechende Erweiterung des Abschnittes 63 in lateraler Richtung r1, r2, r3 ersetzt werden, so dass der Abschnitt 63 an den Abschnitt 61 und/oder an den Abschnitt 65 angrenzt.
Nach dem Auslösen einer Zündung des Thyristors 100 im Bereich der Zündeinrichtung BOD werden in der lateralen Richtung r1 zeitlich aufeinanderfolgend die Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 und letztlich der gesamte Thyristor 100 im Bereich der Hauptkathode HK gezündet. Die Zündempfindlichkeit der Zündstufen AG1, AG2, AG3 und AG4 nimmt ausgehend von der Zündeinrichtung BOD zum Hauptkathodenbereich HK hin ab. Um sicherzustellen, dass beim Zündvorgang eine oder mehrere bestimmte Zündstufe(n) nicht überlastet werden – in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies die Zündstufen AG1 und AG2 –, ist ein Lateralwiderstand 64 vorgesehen, der durch einen Abschnitt der p-dotierten Basis 6 gebildet ist.
Zur besseren Unterscheidbarkeit von der p-dotierten Basis 6 sind in 1 sowie in den nachfolgenden Ansichten die n- dotierten Zündstufenemitter 51, 52, 53, 54 und der Hauptemitter 5 gepunktet dargestellt.
2 zeigt eine kathodenseitige Draufsicht auf den vollständigen Halbleiterkörper 1 des in 1 dargestellten Thyristors 100. Der in 1 gezeigte, den Zündstufenbereich umfassende Abschnitt 12 des Thyristors 100 ist in 2 gestrichelt markiert.
Diese Ansicht zeigt weiterhin den seitlichen Rand 11 des Halbleiterkörpers 1. Im Bereich dieses seitlichen Randes kann der Halbleiterkörper 1 einen optionalen Randabschluss aufweisen. Ein solcher Randabschluss kann als geschlossener Ring ausgebildet sein und beispielsweise eine Randabschrägung oder eine Feldring-Feldplattenstruktur aufweisen.
Der die Zündstufenstruktur umfassende Abschnitt 12 gemäß 2 ist in 3 vergrößert dargestellt. Daraus ist die zwischen der Zündeinrichtung BOD und dem Hauptemitter 5 angeordnete Zündstufenstruktur ersichtlich. Diese Zündstufenstruktur umfasst die vier n-dotierten Zündstufenemitter 51, 52, 53 und 54. Der Zündstufenemitter 53 der von der Zündeinrichtung BOD aus gesehen dritten Zündstufe AG3 ist segmentiert und umfasst N Segmente S₁, S₂, S₃, ..., S₉, S₁₀, S_N-2, S_N-1, S_N. Die Anzahl N dieser Zündstufenemitter-Segmente, S₁ ... S_N ist größer oder gleich 2, beispielsweise gleich 120. Die Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N sind in einer möglichen Ausführungsform abgesehen von ihrer Orientierung identisch geformt und äquidistant voneinander beabstandet.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass verschiedene Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N desselben Zündstufenemitters 53 unterschiedlich geformt und/oder nicht-äquidistant voneinander beabstandet sind. Dies gilt besonders für Thyristoren, bei denen der Halbleiterkörper 1 – anders als der Halbleiterkörper 1 des Thyristors gemäß 3 – keine Rotationssymmetrie aufweist. Außerdem kann durch eine unter schiedliche geometrische Ausgestaltung verschiedener Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N und/oder durch deren nicht-äquidistante Beabstandung richtungsabhängigen Inhomogenitäten Rechnung getragen werden, die sich aus der Kristallgitterstruktur des dem Halbleiterkörper 1 zugrunde liegenden Halbleitermaterials ergeben. So kann sich beispielsweise die Zündung ausgehend von der Zündeinrichtung BOD bedingt durch die Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 1 in verschiedene laterale Richtungen r1, r2, r3 unterschiedlich schnell ausbreiten. Daher kann der Abstand der Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N von der Zündeinrichtung BOD oder von der Achse A-A' so gewählt sein, dass er bezüglich der der Rotationssymmetrie zugrunde liegenden Achse A-A' eine Rotationssymmetrie mit einer Zähligkeit aufweist, die identisch ist mit der maximalen Zähligkeit der Rotationssymmetrie der Kristallgitterstruktur des Halbleiterkörpers 1 um eine zur vertikalen Richtung v. verlaufenden Rotationsachse.
Bezogen auf die Zündeinrichtung BOD bzw. die Achse A-A' erstrecken sich die einzelnen Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N jeweils über einen Winkelbereich Δφ1. Weiterhin sind jeweils zwei benachbarte Zündstufenemittersegmente S₁/S₂, S₂/S₃ ... S_N-1/S_N, S_N/S₁ – bezogen auf die Zündeinrichtung BOD bzw. auf die Achse A-A' – in einem Winkel Δφ2 voneinander beabstandet. Für verschiedene Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N und für verschiedene Paare benachbarter Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N desselben Zündstufenemitters 53 können die Winkel Δφ1 aller Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N desselben segmentierten Zündstufenemitters 53 untereinander gleich oder aber verschieden voneinander gewählt werden. Entsprechend können auch die Winkel Δφ2, um die jeweils zwei benachbarte Zündstufenemitter-Segmente S₁/S₂, S₂/S₃ ... S_N-1/S_N, S_N/S₁ desselben Zündstufenemitters 53 beabstandet sind, untereinander identisch oder aber verschieden voneinander gewählt sein. Sofern die den verschiedenen Zündstufenemitter-Segmenten S₁ ... S_N zugeordneten Winkel Δφ1 identisch gewählt sind, ist Δφ1 kleiner als 360°/N.
Die 4 und 5A zeigen den Thyristor 100 in denselben Ansichten und in denselben Ausschnitten wie die 2 bzw. 3, jedoch mit der bereits in 1 gezeigten Metallisierung 41, 42, 43, 44, 4 der Vorderseite 13. Aus 4, die die Gesamtansicht des Thyristors 100 zeigt, ist ersichtlich, dass sich die Metallisierung 4 des Hauptemitters nicht ganz bis zum seitlichen Rand 11 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt.
Weiterhin ist in 5A die bereits anhand von 2 erläuterte Segmentierung des Zündstufenemitters 43 der dritten Zündstufe AG3 zu erkennen. Die Segmentierung der Metallisierung 43 der dritten Zündstufe AG3 ist bei dem vorliegenden. Beispiel so gewählt, dass jedes Segment M₁, M₂, M₃, ..., M₉, M₁₀, ..., M_N-2, M_N-1, M_N genau eines der Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N des segmentierten Zündstufenemitters 53 kontaktiert.
Anstelle den Zündstufenemitter 53 einer Zündstufe AG3 mit segmentierter Metallisierung 43 ebenfalls zu segmentieren, könnte dieser Zündstufenemitter 53 auch unsegmentiert, beispielsweise als geschlossener Ring, ausgebildet sein, den jedes der Segmente der Metallisierung 43 elektrisch kontaktiert.
Zwischen einer Zündstufe AG3 mit segmentierter Metallisierung 43 und dem Hauptemitter 5 können optionale noch eine oder mehrere weitere Zündstufen vorgesehen sind. Bei dem Thyristor gemäß 5A ist beispielhaft zwischen der dritten Zündstufe AG3 und dem Hauptemitter 5 noch eine vierte Zündstufe AG4 vorgesehen.
5B zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Thyristors 100, der sich von dem Thyristor 100 gemäß 5A dadurch unterscheidet, dass anstelle der vierten Zündstufe AG4 lediglich eine metallische Sammelschiene 44' vorgesehen ist, die die p- dotierte Basis 6 elektrisch kontaktiert. Anstelle des Zündstufenemitters 53 des Thyristors 100 gemäß 5A ist bei dem Thyristor 100 gemäß 5B ein Abschnitt der p-dotierten Basis 6 vorgesehen.
Bei dem Thyristor 100 gemäß 5B ist die Sammelschiene 44' als geschlossener Ring ausgebildet, die auf der der Zündeinrichtung BOD abgewandten Seite der dritten Zündstufe AG3 angeordnet ist. In ihrer Umfangsrichtung passiert die Sammelschiene 44' alle Segmente M₁ ... M_N der Metallisierung 43 der zugehörigen dritten Zündstufe AG3. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung passiert die Sammelschiene 44' ein Segment M₁ ... M_N der Metallisierung 43, wenn ein Abschnitt der Sammelschiene 44' zwischen dem betreffenden Segment M₁ ... M_N und der Metallisierung 4 des Hauptemitters 5 angeordnet ist.
Zwischen einem jeden der Segmente M₁ ... M_N der Metallisierung 43 und der Sammelschiene 44' wirkt ein Vorwiderstand, der im Wesentlichen durch einen Abschnitt der p-dotierten Basis 6 gebildet ist. Diese Vorwiderstände können für jedes der Segmente M₁ ... M_N gleich groß gewählt werden.
Durch die Sammelschiene 44' kommt es bei einer Zündung des Thyristors im Bereich nur eines oder weniger Segmente M₁ ... M_N der Metallisierung 43 zu einer relativ gleichmäßigen Verteilung des Zündstromes entlang der Segmente M₁ ... M_M, und damit einhergehend zu einer gleichmäßigen Zündung des Thyristors 100.
Die 6 und 7 zeigen vergrößerte Ansichten des in den 3 und 5 gekennzeichneten Thyristorabschnitts 15 mit jeweils zwei benachbarten, in einem Abstand d1 voneinander beabstandeten Zündstufenemitter-Segmenten S₁ und S₂. Die Abstände d1 können beispielsweise 5 μm bis 1000 μm, oder beispielsweise 20 μm bis 200 μm, betragen. Weiterhin können die Zündstufenemitter-Segmente S1, S2 in einer (bezogen auf die in den 6 und 7 nicht dargestellte, jedoch aus den Fi guren 2 und 4 ersichtliche Achse A-A') lateralen Richtung Abmessungen L von beispielsweise 5 μm bis 500 μm, oder beispielsweise 20 μm bis 200 μm, aufweisen. Weiterhin können die dem Hauptemitter zugewandten Seiten der Zündstufenemitter-Segmente S1, S2 in einer bezogen auf die Achse A-A' azimutalen Richtung φ Längen b von 5 μm bis 2000 μm, oder beispielsweise 20 μm bis 500 μm, aufweisen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem die Zündstufenemitter-Segmente S₁ ... S_N in der Draufsicht als Kreisringsegmente ausgebildet sind, sind die dem Hauptemitter 5 zugewandten Seiten der Zündstufenemitter-Segmente S₁, S₂ in der Draufsicht durch Abschnitte einer Kreislinie mit einem Krümmungsradius D53/2 gegeben. Für die Länge b gilt daher: b = D53 × π × Δφ1/360°.
Generell können für die Längen b jedoch auch andere Werte, beispielsweise 20 μm bis 200 μm, gewählt werden.
7 zeigt die Anordnung gemäß 6 mit den die Zündstufenemitter-Segmente S₁, S₂ kontaktierenden Segmenten M₁ bzw. M₂ der Metallisierung 43 des segmentierten Zündstufenemitters 53. Daraus ist ersichtlich, dass die Ränder der Zündstufenemitter-Segmente S₁, S₂ die Ränder der diese kontaktierenden Segmente M₁, M₂ der Zündstufenemitter-Metallisierung 43 in und entgegen der azimutalen Richtung φ überragen können. Bezogen auf die Zündeinrichtung BOD bzw. die Achse A-A' erstrecken sich die einzelnen Segmente M₁ ... M_N der Metallisierung 43 jeweils über einen Winkelbereich Δξ1. Weiterhin sind jeweils zwei benachbarte Segmente M₁/M₂, M₂/M₃ ... M_N-1/M_N, M_N/M₁ der Metallisierung 43 – bezogen auf die Zündeinrichtung BOD bzw. auf die Achse A-A' – in einem Winkel Δξ2 voneinander beabstandet. Für verschiedene Segmente M₁ ... M_N derselben Metallisierung 43 und für verschiedene Paare benachbarter Segmente M₁/M₂ ... M_N/M₁ derselben Metallisierung 43 können die Winkel Δξ1 bzw. Δξ2 jeweils untereinander gleich oder aber verschieden voneinander gewählt werden. Sofern die den verschie denen Segmenten M₁ ... M_N zugeordneten Winkel Δξ1 identisch gewählt sind, ist Δξ1 kleiner als 360°/N. Benachbarte Segmente M1/M₂ ... M_N/M₁ können in der azimutalen Richtung φ jeweils einen Abstand d2 beispielsweise von 5 μm bis 1000 μm, oder von 20 μm bis 200 μm, aufweisen.
8 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Abschnitt des Thyristors 100, der dem Vertikalschnitt gemäß 1 entspricht, jedoch in einer lateralen Richtung r1, die insbesondere aus 5A ersichtlich ist, im Bereich des Zwischenraums zwischen zwei benachbarten Zündstufenemitter-Segmenten S₁ und S_N. Wie in 8 zu erkennen ist, sind bei der dritten Zündstufe AG3 der Zündstufenemitter und dessen Metallisierung in dieser lateralen Richtung r1 ausgespart.
9 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des in den 1 bis 5A und 6 bis 8 dargestellten Thyristors 100. Jede der Zündstufen AG1 bis AG4 umfasst einen kathodenseitigen Transistor T1, T3, T5 bzw. T7, sowie einen mit dem jeweiligen kathodenseitigen Transistor T1, T3, T5 bzw. T7 verkoppelten anodenseitigen Transistor T2, T4, T6 bzw. T8. Die Emitter der kathodenseitigen Thyristoren T1, T3, T5 und T7 sind durch die Zündstufenemitter 51, 52, 53 bzw. 54 der betreffenden Zündstufen AG1, AG2, AG3 bzw. AG4 gegeben. Die Emitter der anodenseitigen Transistoren T2, T4, T6 bzw. T8 werden durch den p-dotierten Emitter 8 gebildet.
Die Kopplung der Transistoren einer Zündstufe AG1, AG2, AG3 und AG4 entsteht dadurch, dass die p-dotierte Basis 6 in dem der jeweiligen Zündstufe AG1, AG2, AG3, AG4 entsprechenden Abschnitt sowohl die Basis der kathodenseitigen Transistoren T1, T3, T5 und T7, als auch den Kollektor der anodenseitigen Transistoren T2, T4, T6 und T8 bildet. Weiterhin besteht die Verkopplung darin, dass die den betreffenden Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 entsprechenden Abschnitte der n-dotierten Basis 7 sowohl die Kollektoren der kathodenseitigen Transistoren T1, T3, T5 und T7, als auch die Basiszonen der anodenseitigen Transistoren T2, T4, T6 und T8 bilden.
In 9 ist außerdem der Lateralwiderstand 64 dargestellt, der durch den in den 1 und 8 dargestellten Abschnitt 64 der p-dotierten Basis 6 gegeben ist. Die Widerstände R1, R2, R3 und R4, welche jeweils zwischen die Basis und den Emitter der kathodenseitigen Transistoren T1, T3, T5, bzw. T7 geschaltet sind, werden durch Schichtwiderstände im Bereich der p-dotierten Basis 6 und dem der betreffenden Zündstufe AG1, AG2, AG3 bzw. AG4 zugeordneten Zündstufenemitter 51, 52, 53 bzw. 54 gebildet.
10 zeigt ein Ersatzschaltbild des die dritte Zündstufe AG3 enthaltenden Abschnitts eines der in den 1 bis 9 beschriebenen Thyristoren 100 mit den drei nebeneinander angeordneten Zündstufenemitter-Segmenten S_N, S₁ und S₂ der dritten Zündstufe AG3. Die zu diesen Zündstufenemitter-Segmenten S_N, S₁ und S₂ gehörenden Abschnitte der dritten Zündstufe AG3 sind entsprechend mit AG3_N, AG3₁ bzw. AG3₂ bezeichnet.
Um das Ersatzschaltbild gemäß 10 zu einem vollständigen Ersatzschaltbild für die dritte Zündstufe AG3 mit allen zu den Zündstufenemitter-Segmenten S₁ ... S_N gehörenden Abschnitten der dritten Zündstufe 53 zu ergänzen, müssen zu den Abschnitten AG3_N, AG3₁ bzw. AG3₂ noch entsprechende Schaltungsabschnitte für die Zündstufenemitter-Segmente S₃-S_N-1 hinzugefügt und mit den abgebildeten Schaltungsabschnitten in analoger Weise verschaltet werden. Die in 9 dargestellten Transistoren T5 und T6 zerfallen durch die Segmentierung in Einzeltransistoren T5₁, T5₂, T5_N, T6₁, T6₂ bzw. T6_N, was durch eine Indizierung, die identisch ist mit der Indizierung 1, 2 bzw. N des zugehörigen Zündstufenemitter-Segments S₁, S₂ bzw. S_N, angedeutet wird.
In entsprechender Weise zerfällt der in 9 dargestellte Widerstand R3 in Einzelwiderstände R3₁, R3₂, ..., R3_N, von de nen in 10 die Widerstände R3₁, R3₂ und R3_N dargestellt sind. Weiterhin ist gemäß 10 für die Zündstufensegmente jeweils ein Emitter-Ballastwiderstand R_B vorgesehen, der als Vorwiderstand zwischen ein Zündstufenemitter-Segment S₁ ... S_N und einen Abschnitt der p-dotierten Basis 6 geschaltet ist, der in einer lateralen Richtung zwischen der Zündstufe AG3 und der der Zündstufe AG3 in Richtung des Hauptemitters 5 nächstgelegenen Zündstufe AG4 angeordnet ist (siehe hierzu auch 11B bis 11D). Der Ballastwiderstand R_B kann als nichtlinearer oder als komplexer Widerstand ausgebildet und sowohl in den Halbleiterkörper integriert als auch außerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Als komplexer Widerstand im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Impedanz mit von Null verschiedenem komplexen Anteil verstanden. Ein solcher komplexer Widerstand kann beispielsweise als Kapazität ausgebildet sein oder eine Kapazität umfassen, zu der ein Widerstand parallel geschaltet ist. Als nichtlinearer Widerstand wird ein rein reeller, nichtohmscher Widerstand verstanden.
Gemäß 10 kann zumindest bei einem der Zündstufenemitter-Segmente S₁, S₂ ... S_N ein linearer, nichtlinearer oder komplexer Nebenschlusswiderstand R_E vorgesehen sein, der zwischen das betreffende Zündstufenemitter-Segment S₁, S₂ ... S_N und ein zu dem betreffenden benachbartes Zündstufenemitter-Segment S_N/S₂, S₁/5₃ ... S_N-1/S₁ geschaltet ist. Ein solcher Nebenschlusswiderstand R_E kann ebenso wie der o. g. Vorwiderstand als nichtlinearer oder als komplexer Widerstand ausgebildet und sowohl in den Halbleiterkörper integriert als auch außerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Der in 10 dargestellte Ballastwiderstand R_B resultiert aus den miteinander verschalteten Teilwiderständen R_B', R_B'' und R_B'', wie sie aus den 11A, 11B und 11D ersichtlich sind. In Umfangsrichtung der dritten Zündstufe AG3 weist die p-dotierte Basis 6 zwischen zwei benachbarten Segmenten M₃, M₄ einen Widerstand R_L' auf. Dieser Widerstand R_L' kann zum Beispiel kleiner gewählt werden als der Widerstand R_B'', oder auch kleiner als R_B''/2.
12 zeigt eine zu Simulationszwecken vereinfachte Anordnung einer segmentierten Zündstufe mit drei Zündstufenemitter-Segmenten S₁, S₂ und S₃. Diese Anordnung stellt eine Realisierung der Schaltung gemäß 10 mit N = 3 dar. Ergänzend hierzu ist an die Anodenelektrode 9 ein Lastwiderstand R0 angeschlossen. Die inhomogene Zündung der segmentierten Zündstufe wurde dabei mittels einer inhomogenen optischen Zündung mittels Licht 99 gemäß 12 simuliert. Unterhalb der Metallisierungssegmente M₁, M₂ und M₃ sind die Segmente S₁, S₂, S₃ jeweils unterbrochen, um die Zündung der einzelnen Zündstufensegmente S₁/M₁, S₂/M₂, S₃/M₃ in einer zweidimensionalen Geometrie auf einfache Weise numerisch handhaben zu können.
Das Ergebnis einer dieser auf der vereinfachten Anordnung gemäß 12 basierenden Simulation mit einem Bauelementsimulator ist in 13 gezeigt. In 13 sind die Stromdichten in den Zündstufenemitter-Segmenten S₁, S₂ und S₃ der Anordnung gemäß 12 in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Dabei ist ersichtlich, dass die Zündverzögerung zwischen dem ersten Segment S₁ und dem dritten Segment S₃ weniger als 100 ns beträgt, so dass die vollständige Zündung der segmentierten Zündstufe sehr schnell erfolgt und damit einer möglichen Stromfilamentierung effizient entgegen wirkt. Je weniger Segmente einer Zündstufe zunächst durchschalten, desto schneller erfolgt die Aufsteuerung von Nachbarsegmenten dieser Zündstufe, d. h., dass am Anfang der Zündung die Ansteuerung von Nachbarsegmenten typischerweise sehr schnell erfolgt und dann im Laufe des Zündprozesses verlangsamt wird. Eine genügend schnelle Ausbreitung in einen großen Teil des segmentierten Bereiches ist für die Funktion in der Regel ausreichend.
Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft anhand eines Thyristors mit vier Zündstufen AG1, AG2, AG3, AG4 gezeigt, bei dem der Emitter 53 der dritten Zündstufe AG3 segmentiert ist. Stattdessen kann ein erfindungsgemäßer Thyristor jedoch auch 1, 2, 3, 5 oder mehr Zündstufen aufweisen. Weiterhin kann, aber muss nicht notwendiger Weise der Emitter 53 der – von der Zündeinrichtung BOD ausgehend – dritten Zündstufe AG3 segmentiert sein. Auch können weitere und/oder ein oder mehrere andere weitere Zündstufenemitter auf entsprechende Weise segmentiert sein.
Anstelle oder zusätzlich zu der als lichtzündbare Durchbruchsdiode ausgebildeten Zündeinrichtung kann auch noch eine als Gateelektrode ausgebildete Zündeinrichtung vorgesehen sein, die die Vorderseite des Halbleiterkörpers kontaktiert.
Ein vorangehend erläuterter Thyristor 100 kann nicht nur zum Schalten von Lasten, sondern auch in einer Schaltungsanordnung 300 als Ansteuerthyristor 100 für einen elektrisch zündbaren Hauptthyristor 200 verwendet werden, was in einem Schaltbild in 14 gezeigt ist. Die Schaltungsanordnung 300 umfasst einen Hauptthyristor 200 mit einer Anode 201, einer Kathode 202 und einem Steueranschluss 203, sowie einen Ansteuerthyristor 100 mit einer Anode 8, einer Kathode 5 und eine Zündeinrichtung BOD. Der Steueranschluss 203 des Hauptthyristors 200 ist mit dem n-dotierten Hauptemitter 5 des Ansteuerthyristors 100, die Anode 201 des Hauptthyristors 200 mit der Anode 8 des Ansteuerthyristors 100 elektrisch leitend verbunden.
Die Schaltungsanordnung 300 wird dadurch gezündet, dass der Ansteuerthyristor 100 entweder durch Licht oder mittels eines einem optionalen Gate-Anschluss 103 zugeführten Steuerimpulses gezündet wird. Der Ansteuerthyristor 100 zündet seinerseits den Hauptthyristor 200.

Claims

Thyristor mit einem Halbleiterkörper (1), in dem in einer vertikalen Richtung (v) ein p-dotierter Emitter (8), eine n-dotierte Basis (7), eine p-dotierte Basis (6) und ein n-dotierter Hauptemitter (5) aufeinander folgend angeordnet sind, sowie mit einer Zündeinrichtung (BOD) und einer zwischen der Zündeinrichtung (BOD) und dem Hauptemitter (5) angeordneten Zündstufenstruktur, die eine Zündstufe (AG3) mit einem n-dotierten Zündstufenemitter (53) aufweist, wobei die Zündstufe (AG3) eine niederohmige Leiterstruktur (43) mit voneinander beabstandeten Leitersegmenten (M₁ ... M_N) umfasst, die jeweils den Zündstufenemitter (53) und die p-dotierte Basis (6) elektrisch kontaktieren.
Thyristor nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Leitersegmente (M₁ ... M_N) größer oder gleich 2 ist.
Thyristor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anzahl der Leitersegmente (M₁ ... M_N) 10 bis 120 beträgt.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich zumindest eines der Leitersegmente (M₁ ... M_N) bezogen auf eine parallel zu der vertikalen Richtung (v) durch den Zündbereich (BOD) verlaufende Achse (A-A') über einen Azimutalwinkel (Δφ1) von 1° bis 180° erstreckt.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest eines der Leitersegmente (M₁ ... M_N) bezogen auf eine parallel zu der vertikalen Richtung (v) durch den Zündbereich (BOD) verlaufenden Achse (A-A') in einer azimutalen Richtung eine Länge von 5 μm bis 2000 μm aufweist.
Thyristor nach Anspruch 5, bei dem zumindest eines der Leitersegmente (M₁ ... M_N) in der azimutalen Richtung eine Länge von 20 μm bis 500 μm aufweist.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Zündstufenemitter (53) in einer zur vertikalen Richtung (v) senkrechten lateralen Richtung (r2, r3) eine Abmessung (L) von 5 μm bis 500 μm aufweist.
Thyristor nach Anspruch 7, bei dem der Zündstufenemitter (53) in der lateralen Richtung (r2, r3) eine Abmessung (L) von 20 μm bis 200 μm aufweist.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei benachbarte Leitersegmente (M₁ ... M_N) bezogen auf eine parallel zu der vertikalen Richtung (v) durch den Zündbereich (BOD) verlaufende Achse (A-A') in einem Azimutalwinkel (Δφ2) von 1° bis 90° voneinander beabstandet sind.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei benachbarte Leitersegmente (M₁ ... M_N) bezogen auf eine parallel zu der vertikalen Richtung (v) durch den Zündbereich (BOD) verlaufenden Achse (A-A') in einer azimutalen Richtung (φ) einen Abstand (d2) von 5 μm bis 1000 μm aufweisen.
Thyristor nach Anspruch 10, bei dem wenigstens zwei benachbarte Leitersegmente (M₁ ... M_N) bezogen auf eine parallel zu der vertikalen Richtung (v) durch den Zündbereich (BOD) verlaufenden Achse (A-A') in einer azimutalen Richtung (φ) einen Abstand (d2) von 20 μm bis 200 μm aufweisen.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Zündstufenemitter (53) ebenfalls segmentiert ist und wenigstens zwei voneinander beabstandete Zündstufenemitter-Segmente (S₁ ... S_N) umfasst.
Thyristor nach Anspruch 12, bei dem die Zahl der Zündstufenemitter-Segmente (S₁ ... S_N) identisch ist mit der Zahl der Leitersegmente (M₁ ... M_N).
Thyristor nach Anspruch 12 oder 13, bei dem jedes der Leiter-Segmente (M₁ ... M_N) genau eines der Zündstufenemitter-Segmente (S₁ ... S_N) kontaktiert.
Thyristor nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem lineare, nichtlineare oder komplexe Emitter-Ballastwiderstände (R_B') als Vorwiderstand zwischen eines der Zündstufenemitter-Segmente (S₁ ... S_N) und einen Abschnitt der p-dotierten Basis (6) geschaltet sind, die in einer lateralen Richtung zwischen der Zündstufe (AG3) und der der Zündstufe (AG3) in Richtung des Hauptemitters (5) nächstgelegenen Zündstufe (AG4) angeordnet sind.
Thyristor nach Anspruch 15, bei dem der Emitter-Ballastwiderstand (R_B') in den Halbleiterkörper (1) integriert oder außerhalb des Halbleiterkörpers (1) angeordnet ist.
Thyristor nach einem der Ansprüche 15 oder 16, bei dem der Emitter-Ballastwiderstand (R_B') größer ist als 30% des Widerstandes (R_L'), den die p-dotierte Basis (6) in einem Abschnitt aufweist, der in einer zur vertikalen Richtung (v) azimutalen Richtung zwischen der Mitte des zu dem Emitter-Ballastwiderstand (R_B') gehörenden Zündstufenemitter-Segments (S₁ ... S_N) und der Mitte eines zu diesem benachbarten Zündstufenemitter-Segments (S_N/S₃ ... S_N-1/S₁) angeordnet ist.
Thyristor nach Anspruch 17, bei dem der Emitter-Ballastwiderstand (R_B') größer ist als der Widerstand (R_L'), den die p-dotierte Basis (6) in einem Abschnitt aufweist, der in einer zur vertikalen Richtung (v) azimutalen Richtung zwischen der Mitte des zu dem Emitter-Ballastwiderstand (R_B') gehörenden Zündstufenemitter-Segments (S₁ ... S_N) und der Mitte eines zu diesem benachbarten Zündstufenemitter-Segments (S_N/S₃ ... S_N-1/S₁) angeordnet ist.
Thyristor nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem zumindest bei einem der Zündstufenemitter-Segmente (S₁ ... S_N) ein linearer, nichtlinearer oder komplexer Nebenschlusswiderstand (R_E) zwischen das betreffende Zündstufenemitter-Segment (S₁ ... S_N) und ein zu diesem benachbartes Zündstufenemitter-Segment (S_N/S₂ ... S_N-1/S₁) geschaltet ist.
Thyristor nach Anspruch 19, bei dem der Nebenschlusswiderstand (R_E) in den Halbleiterkörper (1) integriert oder außerhalb des Halbleiterkörpers (1) angeordnet ist.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer elektrischen Sammelschiene (44'), die zwischen der Zündstufe (AG3) und dem Hauptemitter (5) angeordnet ist und die die p-dotierte Basis (6) elektrisch kontaktiert.
Thyristor nach Anspruch 21, bei der die Sammelschiene (44') zwischen der Zündstufe (AG3) und einer weiteren Zündstufe angeordnet ist.
Thyristor nach Anspruch 22, bei der die Zündstufe (AG3) die dem Hauptemitter (5) nächstgelegene Zündstufe ist.
Thyristor nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem die p-dotierte Basis (6) zwischen einem jeden der Leitersegmente (M₁ ... M_N) und der Sammelschiene (44') nominell gleiche elektrische Widerstände aufweist.
Thyristor nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei dem die Sammelschiene (44') aus Metall oder aus polykristallinem Silizium gebildet ist.
Thyristor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die niederohmige Leiterstruktur (43) aus Metall oder aus polykristallinem Silizium gebildet ist.
Schaltungsanordnung mit einem Hauptthyristor (200), der eine Anode (201), eine Kathode (202) und einen Steueranschluss (203) aufweist, sowie mit einem Ansteuerthyristor (100), der gemäß einem der Thyristoren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei – der Steueranschluss (203) des Hauptthyristors (200) elektrisch leitend mit dem n-dotierten Hauptemitter (5) des Ansteuerthyristors (100) verbunden ist, und wobei – die Anode (201) des Hauptthyristors (200) elektrisch leitend mit der Anode (8) des Ansteuerthyristors (100) verbunden ist.