DE1092569B

DE1092569B - Halbleiteranordnung mit zwei sperrfreien Basiselektroden und mindestens einer sperrenden Emitterelektrode

Info

Publication number: DE1092569B
Application number: DES56583A
Authority: DE
Inventors: Dr Adolf Herlet
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-01-15
Filing date: 1958-01-15
Publication date: 1960-11-10
Also published as: DE1132969B

Description

Halbleiteranordnung mit zwei sperrfreien Basiselektroden und mindestens einer sperrenden Emitterelektrode Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit zwei sperrfreien Basiselektroden verschiedenen Potentials und mindestens einer als Emitter dienenden sperrenden Elektrode sowie gegebenenfalls mit mindestens einer als Kollektor dienenden sperrenden Elektrode und einer über den Weg der Minoritätsträger stetig oder stufenweise verteilten Zunahme der Feldstärke in Richtung des Minoritätsträgerflusses, die durch Ausbildung des Halbleiterkörpers und/oder der Basiselektroden bewirkt ist.
Im Betrieb derartiger Doppelbasis-Halbleiteranordnungen kippt das Emitterpotential von einem die Emission von Minoritätsträgern in den Halbleiterkörper sperrenden Wert (Sperrpotential) auf einen diese Emission bewirkenden Wert (Durchlaßpotential). Durch die Zunahme der Feldstärke in Richtung des Minoritätsträgerflusses wird eine Verkürzung der Schaltzeiten bewirkt.
Derartige bekannte Halbleiteranordnungen haben den Nachteil, daß die Basiselektroden, die auf der Schmalseite des Halbleiterkörpers angebracht sind, nicht großflächig ausgebildet werden können, so daß diese Anordnungen zum Schalten hoher Ströme nicht geeignet sind. Außerdem erstreckt sich die Emitterelektrode nicht über die ganze Breite des keilförmigen Halbleiterkörpers, so daß durch die Emitterelektrode nicht der ganze Querschnitt des Halbleiterkörpers gesteuert wird, die Steuerwirkung also gering ist.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß eine solche Halbleiteranordnung vorgeschlagen, bei der der Halbleiterkörper die Form einer Scheibe hat, deren beide Flächen etwa parallel zur Richtung des Minoritätsträgerflusses verlaufen, und bei der die Basiselektroden auf der einen Fläche der Halbleiterscheibe aufgebracht sind und die Emitterelektrode zwischen den Basiselektroden auf der gleichen Fläche der Halbleiterscheibe so ausgebildet ist, daß der Strom zwischen den Basiselektroden über den gesamten Querschnitt gesteuert wird.
Bei dieser Anordnung wird die Wirksamkeit der Elektroden, insbesondere die der Emitterelektroden, besonders groß. Ferner können die Elektroden besonders großflächig ausgebildet werden, wodurch die Anordnung besonders für hohe Leistungen verwendbar ist. Diese Ausbildung des Emitters, der sich über die ganze Breite der Halbleiterscheibe erstreckt, hat den Vorteil, daß durch den Emitter der gesamte Ouerschnitt des Halbleiterkörpers gesteuert wird. Außerdem kann die Zündstrecke zwischen Emitter- und Basiselektrode gegenüber einer bereits vorgeschlagenen Halbleiteranordnung verkürzt und die Emitterelek-. trode trotzdem großflächig ausgebildet werden, was zu einer Verkürzung der Schaltzeichen beiträgt.
Auch die Anordnung der Basiselektroden ist so, daß die von ihnen bedeckten Flächen gegenüber der bereits vorgeschlagenen Anordnung wesentlich vergrößert werden können. Außerdem hat man durch die Anordnung der Elektroden auf einer der beiden ausgedehnten Oberflächen der Halbleiterscheibe die Möglichkeit, die Abmessungen der Scheibe senkrecht zu diesen Oberflächen klein zu machen.
Es ist zwar eine Transistoranordnung bekannt, bei der der Halbleiterkörper als Kreisscheibe ausgebildet ist, in deren Zentrum eine Basiselektrode, die von der als Kreisring ausgebildeten Emitterelektrode und einer zweiten ebenfalls als Kreisring ausgebildeten Basiselektrode konzentrisch umgeben ist, angeordnet ist. Da aber bei dieser Anordnung die beiden sperrfrei aufgebrachten Elektroden auf gleichem Potential liegen und der Kollektor auf der dem Emitter gegenüberliegenden Seite der Halbleiterscheibe aufgebracht ist, findet der vom Emitter injizierte Minoritätsträgerfluß zwischen Emitter und Kollektor statt. Bei dieser Anordnung der Elektroden wird keine durch die Ausbildung des Halbleiterkörpers und/oder der Basiselektroden bedingte Zunahme der Feldstärke in Richtung des Minoritätsträgerflusses wirksam.
Es sind auch Gleichrichteranordnungen mit scheibenförmigen Halbleiterkörpern bekannt, bei denen die als Kathode, Anode und Steuerelektrode bezeichneten Elektroden als konzentrisch einander umgebende Kreisflächen bzw. Kreisringe ausgebildet sind. Die Steuerelektrode ist dabei derart im Stromweg angebracht, daß die sich vor ihr bei Anlegen eines geeigneten Potentials ausbildende Raumladungsschicbt den Stromdurchgang behindert. Ein Minoritätsträgerfluß findet in derartigen Halbleiteranordnungen nicht statt. Weitere Einzelheiten der Erfindung und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sind aus den Figuren zu entnehmen und in der Beschreibung erläutert.
In Fig. 1 ist ein kreisscheibenförmiger Halbleiterkörper 4 mit konzentrischer Elektrodenanordnung dargestellt. Die Basiselektrode 3 ist als Kreisring ausgebildet, der die scheibenförmige Basiselektrode 1 konzentrisch umschließt. Zwischen beiden Elektroden ist die Emitterelektrode 2 aufgebracht, der eine -Zone, die Emitterzone, anderen Leitfähigkeitstyps als der übrige Teil der Scheibe vorgelagert ist und die die Basiselektrode 1 ebenfalls konzentrisch umgibt und hier als Kreisring ausgebildet ist.
Dieser Kreisring 2 kann aber auch, wie es die Fig.2 zeigt, in mehrere etwa kreisförmig um die Basiselektrode 1 angeordnete und insbesondere miteinander kurzgeschlossene Teilelektroden aufgeteilt sein, die somit gemeinsam wie eine Emitterelektrode wirken. Der Abstand zweier benachbarter Teilelektroden voneinander ist dabei vorzugsweise gleich oder kleiner als die Dicke der Scheibe. Als Ausführungsform wurde eine Halbleiterscheibe 4 aus p-leitendem Silizium verwendet, das einen spezifischen Widerstand von 1200 Ohm # cm hat. Die mittlere kreisförmige BaSISelelitrode 1 mit einem Durchmesser von 4 mm besteht aus einer nach dem Pulververfahren hergestellten Aluminiumlegierung. Bei diesem Verfahren ist der Dotierungsstoff als Pulver, z. B. in Form einer aufgestrichenen Paste, auf den Halbleiterkörper aufgebracht und durch Erhitzen, z. B. in einem Ofen, darauf geschmolzen. Ebenso wird die zweite kreisringförmige Basiselektrode 3, deren Abstand R2 vom Zentrum 4,5 mm beträgt, hergestellt. Die Breite des Kreisrings 3 beträgt 1 mm. Die Emitterelektrode 2 besteht aus einer nach demselben Verfahren hergestellten Gold-Antimon-Legierung und hat den Abstand R 1= 2,5 mm vom Mittelpunkt der Scheibe, und die Breite dieses Kreisrings 2 beträgt wieder 1 mm. Der für die Wirkungsweise der Doppelbasisdiode wesentliche Abstand der einander zugewandten Begrenzungen der Elektroden 1 und 2 beträgt 0,5 mm. Zur besseren Wärmeabfuhr werden die Scheiben mit einer dünnen Isolierfolie auf einen Kupferboden 5 aufgeklebt, wie dies in Fig. 1 oben schematisch dargestellt ist.
Das Aufbringen der Basiselektroden auf der ausgedehnten Oberfläche der Halbleiterscheibe und nicht auf den schmalen Stirnflächen macht die Anordnung besonders für hohe Leistungen geeignet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Halbleiteranordnung mit zwei sperrfreien Basiselektroden verschiedenen Potentials und mindestens einer als Emitter dienenden sperrenden Elektrode sowie gegebenenfalls mit mindestens einer als Kollektor dienenden sperrenden Elektrode und einer über den Weg der Minoritätsträger stetig oder stufenweise verteilten Zunahme der Feldstärke in Richtung des Minoritätsträgerflusses, die durch Ausbildung des Halbleiterkörpers und% oder der Basiselektroden bewirkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper die Form einer Scheibe hat, deren beide Flächen etwa parallel zur Richtung des Minoritätsträgerflusses verlaufen, daß die Basiselektroden auf der einen Fläche der Halbleiterscheibe aufgebracht sind und daß die Emitterelektrode zwischen den Basiselektroden auf der gleichen Fläche der Halbleiterscheibe so ausgebildet ist, daß der Strom zwischen den Basiselektroden über den gesamten Querschnitt gesteuert wird.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe kreisförmig und die Elektroden, insbesondere alle, konzentrisch zu der Halbleiterscheibe aufgebracht sind.
3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Basiselektrode (1) von der anderen Basiselektrode (3) konzentrisch umgeben ist.
4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode, die in den Halbleiterkörper einlegiert und konzentrisch um die eine Basiselektrode (1) angeordnet ist, als Ring, insbesondere als Kreisring, ausgebildet ist.
5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Emitterelektrode aus einzelnen, miteinander kurzgeschlossenen Teilelektroden gebildet ist, deren Abstand gleich oder kleiner als die Dicke der Halbleiterscheibe ist (Fig. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung p 45745 VIII c/21 g (bekanntgemacht am 20.9.1951) ; französische Patentschrift Nr. 1 141521.