DE1107710B

DE1107710B - Schaltanordnung mit einer Vierschicht-halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1107710B
Application number: DES65873A
Authority: DE
Inventors: Arnold Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-11-18
Filing date: 1959-11-18
Publication date: 1961-05-31

Description

Schaltanordnung mit einer Vierschichthalbleiteranordnung Die Hauptpatentanmeldung S 65422 VIII a / 21 a 1 betrifft eine Schaltanordnung, bei der eine Stromquelle, eine Last und alle vier Schichten einer Vierschichthalbleiteranordnung in Reihe geschaltet sind und bei der eine zweite Stromquelle an eine der beiden mittleren Schichten und die dieser benachbarte äußere Schicht der Vierschichthalbleiteranordnung so anschließbar ist, daß sie durch den zwischen diesen beiden Schichten befindlichen pn-Übergang einen Strom (Zündstrom) in Durchlaßrichtung treibt, und bei der eine Stromquelle vorgesehen ist, die so an diese beiden Schichten anschließbar ist, daß sie durch den zwischen ihnen befindlichen pn-Übergang einen Strom (Löschstrom) in Sperrichtung treibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Anordnung. Erfindungsgemäß enthält der Stromkreis des den pn-übergang in Sperrrichtung durchfließenden Stromes eine Vorrichtung zur Einstellung und Veränderung der Höhe dieses Stromes innerhalb eines Bereiches unter dem zur Löschung erforderlichen Wert. Dabei kann es sich z. B. um einen in Stufen oder stetig veränderbaren Widerstand handeln, der in diesen Stromkreis eingeschaltet ist.
Es wurde beobachtet, daß ein Strom, der in Sperrrichtung durch den pn-übergang fließt, der sich zwischen einer der beiden mittleren Schichten und der beachbarten äußeren Schicht der Vierschichtanordnung befindet, nicht nur von einer bestimmten Größe ab zum Löschen des durch alle vier Schichten der Vierschichtanordnung fließenden, um ein bis zwei Zehnerpotenzen größeren Laststromes führt, sondern daß sich mit seiner Hilfe vor Erreichen der zum Löschen notwendigen Größe eine Beeinflussung des Laststromes vornehmen läßt. Man kann also auf diese Weise eine Steuerung des Laststromes durch einen wesentlich kleineren Steuerstrom vornehmen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zugehörigen Steuercharakteristik dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Vierschichthalbleiteranordnung, wie sie für die Erfindung Verwendung finden kann; Fig. 2 zeigt ein dem Element gemäß Fig. 1 entsprechendes Schaltzeichen; Fig.3 zeigt einen Schaltungsaufbau entsprechend der Erfindung und Fig. 4 eine Steuerkennlinie.
Die Vierschichtanordnung gemäß Fig. 1 besteht aus einem hochohmigen Bereich 2, beispielsweise hochohmigen n-Silizium, zwei p-leitenden Bereichen mittlerer Dotierungskonzentration 4 und 5, einem hochdotierten n-leitenden Bereich 9 sowie mehreren verschiedene dieser Bereiche kontaktierenden Stromanschlüssen. Die Bereiche 4 und 5 mittlerer Dotierungskonzentration können beispielsweise durch Eindiffundieren von Aluminium hergestellt werden. Durch Einätzen eines Grabens 3 in das Grundelement werden diese beiden Bereiche voneinander getrennt. Der Bereich 5 wird durch eine großflächige Elektrode 6 kontaktiert, die beispielsweise durch Auflegieren einer Bor enthaltenden Goldfolie hergestellt werden kann. Der Bereich 4 wird durch die Elektrode 7 kontaktiert, die in ähnlicher Weise durch Auflegieren einer ringförmigen, Bor enthaltenden Goldfolie erzeugt werden kann. Der n-leitende Bereich 9 entsteht durch Einlegieren einer n-Leitung hervorrufendes Material, beispielsweise Antimon, enthaltenden Goldfolie, wobei auch der metallische Kontakt 8 entsteht. Den Elektroden 6 und 7 sind jeweils hochdotierte Bereiche vorgelagert, die sich aber von den Bereichen 4 und 5 dem Leitfähigkeitstyp nach nicht unterscheiden und deshalb nicht besonders bezeichnet wurden.
In Fig. 2 ist ein Schaltzeichen für ein derartiges Element dargestellt. Der Anschluß En entspricht der Elektrode 8, der Anschluß B entspricht der Elektrode 7, und der Anschluß E" entspricht der Elektrode 6.
Fig.3 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Anordnung. Der Laststromkreis besteht aus einer Stromquelle 11, der Last 12 und allen vier Schichten der Vierschichtanordnung 13. Der Anschluß Bist mit einem Schalter 14 verbunden, der diesen Anschluß wahlweise an einen Zündstromkreis und einen Löschstromkreis anzuschließen gestattet. Der Zündstromkreis besteht aus einer Stromquelle 15 und einem Begrenzungswiderstand 16. Die Stromquelle 15 wird in der Weise angeschlossen, daß sie durch den zwischen den Anschlüssen B und En befindlichen pn-Übergang einen Strom in Durchlaßrichtung treiben kann. Eine weitere Stromquelle 17 kann in entgegengesetzter Polung an die Anschlüsse B und En angelegt werden. Der durch diese Stromquelle hervorgerufene Strom fließt in Sperrichtung durch den pn-Übergang zwischen den Anschlüssen B und En und kann somit zum Löschen der Vierschichtanordnung, d. h. zur Unterbrechung des Laststromes, dienen. Durch einen veränderbaren Widerstand 18 in diesem Stromkreis kann der Strom willkürlich eingestellt werden, wodurch eine Steuerung des Laststromes möglich ist.
Fig. 4 zeigt eine Steuerkennlinie, und zwar den Laststrom JL in Abhängigkeit von dem Steuerstrom Js, wobei unter dem Steuerstrom der durch die Stromquelle 17 hervorgerufene Strom verstanden werden soll. Der Laststrom sinkt in Abhängigkeit von dem Steuerstrom Js von seinem Höchstwerte JLm bis auf einen bestimmten Wert, an dem plötzliches Löschen eintritt. Der zum Löschen benötigte Steuerstrom sei mit J5 1 bezeichnet. Der Höchstwert des Laststromes JL", setzt unmittelbar nach der Zündung ein und hängt nur von den Bedingungen im Laststromkreis ab. Mit Hilfe des Steuerstromes Js läßt sich der Laststrom je nach der Bemessung des äußeren Lastkreises um ungefähr ein Viertel bis drei Viertel seines Höchstwertes herabsetzen. Auch der zum Löschen benötigte Steuerstrom Js 1 ist von den Bedingungen im Laststromkreis abhängig.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung kann also die Steuerung eines Laststromes in einem gewissen Bereich durchgeführt werden, wofür sich zählreiche Anwendungen finden lassen, z. B. Strombegrenzungsschaltungen bzw. Nennstromregelungen u. dgl.

Claims

PATENTANSPRUCH: Schaltanordnung, bei der eine Stromquelle, eine Last und alle vier Schichten einer Vierschichthalbleiteranordnung in Reihe geschaltet sind und bei der eine zweite Stromquelle an eine der beiden mittleren Schichten und an die dieser benachbarte äußere Schicht der Vierschichthalbleiteranordnung so anschließbar ist, daß sie durch den zwischen diesen beiden Schichten befindlichen pn-Übergang einen Strom (Zündstrom) in Durchlaßrichtung treibt, und bei der eine Stromquelle vorgesehen ist, die so an diese beiden Schichten anschließbar ist, daß sie durch den zwischen ihnen befindlichen pn-Übergang einen Strom (Löschstrom) in Sperrichtung treibt, nach Patentanmeldung S 65422 VIII a/ 21 a 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Laststromes der Stromkreis des den pn-Übergang in Sperrichtung durchfließenden Stromes eine Vorrichtung zur Einstellung und Veränderung der Höhe dieses Stromes innerhalb eines Bereiches unter dem zur Löschung erforderlichen Wert enthält.