DE1514264A1

DE1514264A1 - Gesteuerter Gleichrichter

Info

Publication number: DE1514264A1
Application number: DE1965N0027027
Authority: DE
Inventors: Memelink Oscar Willem
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-07-18
Filing date: 1965-07-14
Publication date: 1969-08-28
Also published as: NL6408263A; JPS4325388B1; SE337431B; GB1055682A; FR1439780A; CH430884A; DE1514264B2

Description

Dipl.-lng. ERICH E. WALTHER

Pcie.ntanvvait
Anmelder: N. V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN " PHN. 371

Akte: PM 37V 1514 7RA VO/RV Aemeldung vom: 13. Juli 1965 ^H

■ ■ ■

"Gesteuerter Gleichrichter"

Die Erfindung betrifft einen gesteuerten Gleichrichter

. mit einem Halbleiterkörper mit vier aufeinanderfolgenden Zonen, nämlich
/zwei End-Zonen und zwei dazwischenliegenden Zonen, von abwechselndem Leitungstyp, wobei die beiden Endzonen je mit einem Anschluaskontakt versehen sind, und wenigstens eine steuerelektrode mit dem Halbleiterkörper kapazitiv gekoppelt ist.

Bei bekannten gesteuerten Gleichrichtern der obenerwähnten Art ist die überfläche des Halbleiterkörpers des gesteuerten Gleichrichters wenigstens in der Umgebung des Kandes eines zwischen einer Endzone und einer angrenzenden zwischenliegenden Zone vorhandenen p-n-Uebergangs, d.h. in der Umgebung der Schnittlinie des p-n-Uebergangs nit der Oberfläche des Halbleiterkörpers, mit einer Isolierschicht bedeckt, auf" die eine sich über den Hand des p-n-Üebergangs und 3eine direkte Umgebung erstreckende ?..etallschicht aufgebracht ist. Jiese !'.etallschicht stellt die Steuer-

- re

elektrode dar und man-kam unter'andere«'die Uberfläche^oabination beim rtand" les p-n-Ueber^angs daiurch beeinflussen, änsis im Betrieb an dieser oteuerelektrode eine elel.trische Spannung angelegt wird. Dies bedeutet eigentlich, dass die Qualität des p-n-Uebergangs gesteuert wird. Ist die Überflächerekonbiriation beici. Rand des p-n-Uebergangs grö33 bzw. klein, so handelt es sich um einen schlechten bzw. einen guten p-ri-UeHergang.

Um einen solchen bekannten gesteuerten Gleichrichter vom achlecht-leitenden in den gut-leitenden Zustand steuern zu können, muss bei grosser überflächerekombination beim hand des p-n-üeberganga der Gleichrichter im schlechtleitenden Zustand sein, v/ährend bei kleiner überflächerekombination beim itand des

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p-n-Uebergangs der gesteuerte Gleichrichter in den gut-leitenden Zustand kommen muss.

Um die Möglichkeiten eines aolchen bekannten gesteuerten Gleichrichters zu erkennen, aoll man zwei gesteuerte Gleichrichter mit genau gleicher Konfiguration und gleichen Abmessungen und nur mit voneinander abweichender Qualität eines p-n-Uebergangs zwischen einer Endzone und einer angrenzenden zwischenliegenden Zone miteinander vergleichen. Der gesteuerte Gleichrichter mit dem schlechten p-n-Uebergang wird eine höhere Durchschlagspannung haben als der gesteuerte Gleichrichter mit dem guten p-n-Uebergang. Die Durchschlagspannung einea gesteuerten Gleichrichters ist, bei zunehmendtr spannung zwischen den Kontakten der äusseren Zonen, diejenige spannung, bei welcher der gesteuerte Gleichrichter vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand gelangt.

Sind die beiden gesteuerten Gleichrichter in einem gesteuerten Gleichrichter dadurch vereint, dass man die wualität dBs p-n-Uebergangs mittels einer Steuerelektrode steuern kann, so muss die Betriebsspannung zwischen den kontakten der äusseren Zonen zwischen den beiden erwähnten Durchschlagspannungen liegen, um den Gleichrichter mittels der .Steuerelektrode vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand steuern zu können. Die minimale Betriebsspannung wird dabei durch die Durchschlagspannung bedingt, die der Gleichrichter aufweist, wenn er sich in. Zustand mit kleiner Oberflächerekonbination bein Rand de3 p-n-Uebergangs befindet. Dies i3t häufig eine störende iieschränkung, da die Durchschlagspannung die bei einer kleinen Oberfläch'erekonibination beim rtand des p-n-Uebergangs auftritt im.allgemeinen nicht beliebig niedrig gewählt werien kann, wegen der dazu erforder-

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liohtn, praktisch nioht-verwirklichbaren Konfiguration des Gleichrichters.

. Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden Oder wenigstens stark zu beschränken.

KBOh der Erfindung weist ein gesteuerter Gleichrichter der eingangs beschriebenen Art das Kennzeichen auf, dass wenig- «ine Steuerelektrode mit einer der zwischenliegenden

Zonen kap&Eitiv gekoppelt ist und mittels wenigstens einer Steuerelektrode an der Oberfläche dieser einen zwischen

liegenden Zone Raumladung induziert werden kann,' so dass ein die •,ngreneende andere ewischenliegende Zone und die angrenzende End- ·φη· verbindender elektrischer Leckweg erzielbar ist, wodurch 4tr gesteuerte Gleichrichter vom schlecht-leitenden in den gut-

. <* . ■'■ . . ■ ■ ■ : : ■ ■■ ■ . leitenden Zustand gesteuert wird* Die Steuerelektrode kann einfach •ine eich über dem zu erhaltenden elektrischen Leckweg erstreckende Mitalleohioht sein, die mittels einer Isolierschicht von der Oberfläche der einen iwischenliegenden Zone getrennt ist.

Oa infolge des elektrischen Leckwege ein elektrischer StroM Über «ine swischenliegende Zone zwischen der angrenzenden anderen iwiechenliegenden Zone und der angrenzenden Endzone auftreten kann» kann mlttels der Steuerelektrode die Durchschlag-

eine· gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung herabgesetzt werden, wobei während des auftretens des «rwlihnten elektrischen Leckwegs der Gleichrichter praktisch eine

Diodencharakteristik erhalten kann, wie es nachfolgend näher beschrieben wird, und wodurch die vorerwähnte · Bisohrinkung des besprochenen bekannten gesteuerten Gleichrichters oder wenigstens stark herabgesetzt wird.

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Bemerkt wird, dass unter der Oberfläche einer Zone die mit der überfläche des Halbleiterkörpers zusammenwirkende Oberfläche der Zone verstanden wird.

Eine wichtige Vorzugsausführungsform eines gesteuerten

Gleichrichters nach der Erfindung weist das kennzeichen auf,

die
dass/eine zwischenliegende Zone wenigstens einen sich von der Oberfläche dieser' Zone her in dieser Zone .erstreckenden Bereich, eine Insel, mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem dieser Zone besitzt, wobei diese Insel durch Teile der einen zwischenliegenden Zone von der angrenzenden anderen zwischenliegenden Zone und von der angrenzenden Endzone getrennt ist, und. wenigsten^ zwei Steuerelektroden mit der einen zwischenliegenden Zone kapazitiv gekoppelt Bind, wobei mittels wenigstens einer dieser Steuerelektroden ein elektrischer Leckweg zwischen der angrenzenden anderen zwischenliegenden Zone und der Insel, und mittels wenigstens einer anderen Steuerelektrode ein elektrischer Leckweg zwischen der Insel und der angrenzenden Endzone erhalten werden kann. Damit sind z.B. Koineidenzschaltungen erzielbar, bei denen der Gleichrichter vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand gesteuert wird, wenn die steuerung z.B. gleicheeitig mittels zweier Steuerelektroden erfolgt.

Eine weitere wichtige Ausführungsform eines gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung, der als Wählschalter dienen kann, weist das Kennzeichen auf, dass die an der einen swischenliegenden Zone angrenzende Endzone aus wenigstens zwei voneinander getrennten Teilen besteht, die je·"mit einem Anschlusskontakt versehen alnd, und für jeden dieser Teile wenigstens eine Steuerelektrode vorhanden ist, mittels der ein elektrischer Lechweg zwischen dem betreffenden Teil und der anderen «wischen-Xiegenden Zone erhalten werden kann. 909835/0580

Besonders günstige .Ergebnisse sind mit eineia gesteuerten Gleichrichter nach der Erfindung erreicht, der das Kennzeichen aufweist, naas in einem Teil des Halbleiterkörpers des einen Leitungstyps, eine durch örtliche Diffusion in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildete diffundierte Zone des anderen Leitungstyps, die andere !zwischenliegende Zone, vorhanden ist, die eine durch örtliche I)iffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildete Zone eines Leitungstyps, eine IJndzone, im Halbleiterkörper völlig uugibt, während neben der erwähnten zwischenliegenden Zone wenigstens eine durch örtliche Ji.ffusion in die Oberfläche des Hi₁IbICi terkörpers gebildete weitere 2ndζone vorhanleri ist, die von anderen Leitungetyp ist, und wobei der ev-'ä) ntv ^:1eil des Halbleiterkörpers selbst eine z'vischenliegende Zone bildet, iait der wenigstens eine Jteuerelektrode kapazitiv gekoppelt ist.

Jer Halbleiterkörper eines gesteuerten Gleichrichters na-ch der Erfindung beateht vorzugyweirje aus öilizium, wobei eine oteuerelektrode vorhanden ist, die eine mittels einer üiIiζiumοxydschicht vom der einen zwischenlirgende Zone getrennte iv.etallschicht bildet.

Jie r)rfiniung wird an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellten Ausführurigabeiypiele näher erläutert, j'js zeigen:

Fig. 1 scheniatisch eine Draufsicht eines

AusführungsbeiLipiels eines gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung, von den

Pig. 2 einen Querschnitt gemäös der i^inie IL-Il der PIg. 1 ,

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Fig. 3 eine Strom-Spannungskurve, und

Pig. 4 eine Kurve darstellt, welche die

Abhängigkeit der Durchschlagspannung von der Steuerspannung illustriert.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen schematisch Draufsichten von drei weiteren verschiedenen Ausführungsformen eines gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung mit einem Halbleiterkörper 5 mit vier aufeinanderfolgenden Zonen 1, 2, 3 und 4, von denen die Zonen 1 und 4 die Endzonen und die Zonen 2 und 3 die dazwischenliegenden Zonen darstellen. Die beiden Endzonen 1 und 4 3ind mit Anschlusskontakten 6 -bzw. 7 versehen. Eine Steuerelektrode 8 ist mit dem Halbleiterkörper 5 kapazitiv gekoppelt. Nach der Erfindung ist di.e Steuerelektrode 8 mit einer der zwischenliegenden Zonen, in diesem Falle d-er zwischenliegenden Zone 3, kapazitiv gekoppelt und mittels der Steuerelektrode 8 kann an der Überfläche dieser einen zwischenliegenden Zone 3 Kaumladung induziert v/erden, so dass ein, die angrenzende andere zwischenliegende Zone 2 und die angrenzende En.lzone 4 verbindender elektrischer Leckweg erzielt wurden kann_y-wodurch der gesteuerte Gleichrichter vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand gesteuert wird.

Die Steuerelektrode besteht aus einer sich über dem zu erhaltenden elektrischen Leckweg erstreckenden Metallschicht, die mittels einer Isolierschicht 12 von der Oberfläche der zwischenliegenden Zone 3 getrennt ist. Jer sich über der Endzone 4 erstreckende Teil der Steuerelektrode 8 ist für eine gute Wirkung des gesteuertexi Gleichrichters überflüssig, dient aber zum Erleichtern, des Anbringens eines Anschlusskontaktes 13.

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Durch da β. Anlegen einer elektrischen Spannung am Kontakt 13 kann man an der unter der Steuerelektrode 8 liegenden Oberfläche der zwischenliegenden Zone 3 Kaumladung induzieren, wodurch zwischen den Zonen 2 und 4 ein elektrischer Leckweg ersteht. Die Steuerelektrode 8 kann statt aus einer Metallschicht auch z.B. aus einem piezo-elektrischen Kristall bestehen. Durch das Ausüben eines mechanischen Druckes auf den piezo-elektrischen Kristall kann an diesem Kristall und demnach euch an der Isolierschicht 12 ein Spannungsunterschied erzeugt werden, wodurch wieder Haumladung und somit ein Leckweg erhalten werden kann, .

In der Draufsicht nach Fig. 1 ist die Isolierschicht 12 weggelassen, um die darunter liegenden Zonen 1, 2, 3 und 4 · aeigen zu können. Die auf der Isolierschicht 12 liegende Steuerelektrode 6 mit dem Anschlusskontakt 13 und die in der Isolierschicht angebrachten öffnungen 14 und 15 mit den durch diese Öffnungen mit den Zonen 1 und 4 verbundenen Anschlusskontakte 6 und 7 sind daher in Fig. 1 durch gestrichelte Linien dargestellt·

Naöh den Figuren 1 und 2 überdeckt die Steuerelektrode S nttr einen Teil der zwischen den Zonen 2 und 4 liegenden Oliilpflache der zwiachenliegenden Zone 3· Die Steuerelektrode 8 kann aber einen grösseren Teil der zwischen den Zonen 2 und 4 liegenden Oberfläche der Zone 3 oder sogar diese ganze OberflÄche überdecken.

Bei der Struktur des Gleichrichters nach den Figuren 1 ■ und 2 besitzt der Halbleiterkörper 5 eines Leitungstyps der ein f*iX «ines grösseren HalbleiterkUrpers, g.B* ein Teil eines Gebildes von Halbleiterschaltelementen in ,nur einem Halbleiter- .

liiirper (solid circuit) sein kann> eine durch örtliche Diffusion^

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in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers 5 erhaltene diffundierte Zone des anderen Leitungstyps, die andere zwischenliegende Zone 2, welche eine durch örtliche Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörpers 5 erhaltene Zone eines Leitungstypst die Bndzone 1, im Halbleiterkörper 5 völlig umgibt, während neben der zwischenliegenden Zone 2 eine durch örtliche Diffusion in die Oberfläche des Halbleiterkörper 5 erhaltene weitere Endzone 4 vorhanden ist, die vom anderen Leitungstyp ist, v/obei der Halbleiterkörper 5 selbst eine zwischenliegende Zone 3 bildet, mit der die Steuerelektrode 8 kapazitiv gekoppelt ist.

Besonders günstige Ergebnisse wurden mit einem Halbleiterkörper 5 aus Silizium erreicht, dessen (Steuerelektrode eine mittels einer üiliziuiaoxydschicht 12 von der zwischenliegenden Zone 3 getrennte Metallschicht darstellt.

Der gesteuerte Gleichrichter nach den Figuren 1 und kann in einfacher Vfeise ,mit Hilfe von in der Halbleitertechnik Üblichen Verfahren hergestellt werden. Man geht z.B. von einem n-!Üyp Siliziumkörper 5 mit einem spezifischen Widerstand von

etwa
etwa 5 Q *· cm und Abmessungen von/500/um χ 500 /um χ 200/um aus, der alt einer Siliziumoxydschicht 12 bedeckt ist. Kittels eines photoerhärtenden Lacke (Photoresist) und eines Ätzmittel» werden in der Oxydechicht 12 Öffnungen angebracht, über die eine p-Typ Verunreinigung in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird »wecke Erhaltung der p-Typ Zonen 2 und 4. Man kann s.B. Bor gasförmig in Form von Boroxyd etwa 20 KIn. lang überleiten, wobei der Halbleiterkörper auf einer Temperatur iroa etwa 1040⁰C gehalten wird, und ansehliessend den Halbleiterkörper-noch etwa eine Stunde auf derselben Temperatur unter

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Überleiten von Dampf nacherhitzen. Es sind dann p-Typ Zonen 2 und 4 miteiner-Stärke von etwa 2,5 /um' entstanden. In der Draufsicht nach Figl 1 sind die Abmessungen der Zone 2 z.B. etwa 90/^um x 90yum und der Abstand zwischen den Zonen 2 und 4 beträgt etwa 5/um» wobei die grössten Abmessungen der Zone 4 etwa 25Oyum x 250 ,um betragen. Durch die Nacherhitzung unter Überleiten von Dampf werden die Öffnungen in der üxydschicht 12 geschlossen.

Anschliessend v/ird in der Oxydschicht 12 eine neue Öffnung angebracht, um durch Diffusion einer η-Typ Verunreinigung die η-Typ Zone 1 zu erhalten. Die η-Typ Zone 1 kanndadurch erzielt werden, dass etwa 10 Min. lang Phosphor in den

Halbleiterkörper 5 eindiffundiert wird, wobei der Halbleiterkörper 5 auf etwa 1050⁰C gehalten wird, und anschliessend bei derselben Temperatur noch etwa 20 Üin, lang unter Überleiten von Dampf nacherhitzt wir!. Die erhaltene η-Typ Zone 1 hat dann eine Stärke von etwa T,5/um und in der Draufsicht nach Fig. 1 Abmessungen von etwa 80/um χ BO /um, wobei die öffnung in der Oxydschicht 12 durch die IJacherhitzung unter Überleitung von Dampf wieder geschlossen ist.

Jie steuerelektrode β kann dadurch angebracht v/erden, daaa die oiliüiuraoxydschicht 12 völxig mit einer Letallschicht bedeckt wird, z.ß. iurch Aufdampfen von Aluminium, worauf mittels eines photoerliärtenden Lacks (Photoresist) und eines Ätzmittels die Metallschicht mit Ausnahme eines die Jteuerelektrode bildenden Teiles wieder entfernt wird.

Anschliei3send werden 'lie öffnungen T/1 und 15 mit Abmesaun^en von etwa ■ 50/^ura χ 50/^UIri in der Oxydücliicht 12 angebracht, um die nribchlUHukontakte ⁽: und 7 mit den Zonen 1 bzw. 4 verbinden zu können. Die Anschlusskontakte 6, 7 und 13 können z.U. mit den

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Zonen 1, 4 und der Steuerelektrode 8 auf eine übliche Weise mit Hilfe von Wärmedruckverbindungen (thermo-compression bonding) verbunden werden und z.B. aus einem Draht aus Aluminium oder Gold mit einem Durchmesser von etwa 20 /um bestehen.

Wird zwischen den Anschluöskontakten 6 und 7 eine zunehmende Spannung angelegt, wobei der kontakt 7 gegenüber dem Kontakt 6 positiv vorgespannt ist, so fliesst zunächst ein kleiner Strom durch den Gleichrichter. Der Gleichrichter befindet sich dann im schlechtleitenden Zustand. Wird die Durchschlagspannung V^ erreicht, die im vorliegenden Beispiel etwa 40V (Vu₁) beträgt so gelangt der Gleichrichter plötzlich in den gutleitenden Zustand, wobei die Gleichrichterspannung zwischen den Kontakten 6 und 7 stark abnimmt und, anschliessend bei zunehmender Spannung der Strom durch den Gleichrichter stark zunimmt. Diese Stroni-Spannungsabhängigkeit ist durch die Kurve ABE in i'ig. 3 dargestellt, wobei der Strom i durch den Gleichrichter in beliebigen Einheiten gegen die Spannung V

zwischen den kontakten 6 und 7 im beliebigen Einheiten abgetragen ist.

Die Durchschlagspannung Vg ist von der an der -Steuerelektrode 8 angelegten Spannung V abhängig. Wird am Kontakt 13 eine positive Steuerspannung gegenüber dem kontakt 6 angelegt, so ergibt sich, dass die Durchschlagspannung V„ von der Spannung V abhängt, wie ea die Kurve nächtig. 4 zeigt, in der Vg in beliebigen Einheiten gegen V in beliebigen Einheiten abgetragen ist. Bei zunehmender V bleibt die Durchachlagspannung Vjj zunächst konstant und gleich Vj₃₁ , im vorliegenden Beispiel gleich etwa 40 V ; erreicht V einen v/ert V₁ , im vorliegenden Beispidl gleich etwa 32 V, so sinkt die Durchschlag-

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Spannung Vg stark ab, und hat V einen Wert V ₂» im vorliegenden Beispiel gleich etwa 42 V erreicht, so ist die Durchschlagspannung Vg praktisch völlig verschwunden und der Gleichrichter weist die durch die Kurve ADK in Fig. 3 'dargestellte Diodencharakteristik auf. Die Kurve ACE in Fig. 3 wird erhalten, wenn V etwa 36 V beträgt. Dabei tritt eine Durchschlagspannung Vg₁ von etwa 20 V auf.

Da der Gleichrichter mittels einer an der Steuer-

8 ' . . ■■'■.■. elektrode/angelegten Steuerspannung V die Diodencharakteristik ADE annehmen kann, kann der Gleichrichter praktisch bei jeder Betriebsspannung zwischen den Kontakten 6 und 7» die kleiner als die Durchschlagspannung Vg₁ ist, dadurch vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand gebracht werden, dass der Steuerelektrode 8 ein Spannungsimpuls ausreichende Grosse zugeführt wird. Wie bereits vorher erklärt wurde, ist dies bei den bekannten gesteuerten Gleichrichtern mit einer kapazitiv gekoppelten Steuerelektrode gewöhnlich nicht der Fall.

Bei einer wichtigen Voreugsausführungsform eines gesteuerten .* Gleichrichter β nach der Erfindung besteht die an der einen zwischenliegenden Zone 3 angrenzende End2one 4 aus wenigstens awei voneinander getrennten Teilen, die je ^mi-t einem Anechlusakontakt versehen sind, wobei für jeden dieser fe^le wenigstens eine Steuerelektrode vorhanden ist, mittels der ein elektrischer Leckweg zwischen den betreffenden Teil sind der anderen zwiachenliegenden Zone 2 erhalten werden kann»

Pig. 5 zeigt die Draufsicht eines Aueführungsbeispiels eines solchen gesteuerten Gleichrichters, der dem gesteuerten Gleichrichter nach den Figuren 1 und 2 ganz ähnlich aufgebaut ist, nur mit dem Unterschied, dass die Endzone 4 der Figuren

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1 und 2 aus zwei Teilen 4a und 4b besteht und zwei Steuerelektroden 8a und 8b mit den Kontakten 13a bzw. 13b vorhanden sind. Durch die öffnungen 15a bzw. 15b in der auf den Halbleiterkörper aufgebrachten Oxydschicht sind Anschlusskontakte 7a bew. 7b mit den Teilen 14a und 14b verbunden. Die Oxydschicht ist, ebenso wie in Fig. 1, in Fig. 5 nicht dargestellt.

Ein gesteuerter Gleichrichter naqh Fig. 5 ist als wählschalter verwendbar. Es sind in Wirklichkeit zwei gesteuerte Gleichrichter mit drei gemeinsamen Zonen, den Zonen 1, 2 und 3, vorhanden, wobei einer der gesteuerten Gleichrichter die Endzone 4a und die andere die Endzone 4b besitzt, i'uan kann mittels/ der Steuerelektroden 8a und 8b wahlweise einen Strom über die Kontakte 6 und 13a oder über die Kontakte 6 und 13b schalten.

In Fig; 6 ist schematisch und in Draufsicht dargestellt, dass ein gesteuerter Gleichrichter nach der Erfindung auch im Wesen eine Kombination einer Anzahl, in der Figur vier, von gesteuerten Gleichrichtern mit nur einer gemeinsamen Endzone und einer gemeinsamen, an dieser Zone angrenzenden zwischen- s liegende Zone 33 sein kann, die vom Halbleiterkörper selbst gebildet wird, während die anderen zwischenliegenden Zonen (32a, 32b, 32c und 32d) und die anderen Endzoneh (31a«,j51b, 31c und 31d) nicht gemeinsam sind. Mittels der Steuerelektroden 38a, , 38b, 38o und 38d kann man wahlweise einen Strom Über die End- I tone 34 und eine der Endzonen 31a, 31b, 31c und 31d schalten.

In Pig. 7 ist eine wichtige Ausführungsform eines gesteuerten Gleichrichters nach der Erfindung dargestellt, bei der die eine vom Halbleiterkörper 45 selbst gebildete zwischenliegende Zone 43 einen sich von der Oberfläche der Zone 43 her in dieser Zone erstreckenden Bereich, eine Insel 49, mit einem

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Leitungstyp entgegengesetzt zu dem der zwisOhenliegenden Zone 43 tesitzt, wobei die Insel 49 durch Teile der Zone

43 von der angrenzenden zwisohenliegenden Zone 4 und der angrenzenden Endzone 44 getrennt ist. Es sind zwei Steuerelektroden 48a und 48b kapazitiv mit der zwischenliegenden Zone 43 gekoppelt, wobei mittels der Steuerelektrode 48a ein elektrischer Leckweg zwischen der zwischenliegenden Zone 2 und der Insel 49, und mittels der Steuerelektrode 48b ein elektrischer Leckweg zwischen der Insel 49 und der Endzone

44 erhalten werden kann. Jer Halbleiterkörper 45, die Zone 2, die Zone 1 mit dem Kontakt 6 und die Öffnung 14 in der auch in Pig. 7 nicht dargestellten Oxidschicht entsprechendem Halbleiterkörper 5 und den mit entsprechenden Bezugsziffern .bezeichneten Teilen der Fig. 1. Die Enazone 4 der Fig. 1 ist durch die Endzone 44 in Pig. 7 ersetzt, welche die Zone 2 nicht völlig umgibt und für die Insel 49 Kaum übriglässt. Die Insel 49 kann, ebenso wie die Zonen 2 und 33, durch Diffusion einer p-Typ Verunreinigung erhalten sein. Die Insel 49 ist z.B. etwa 5 /um breit und etwa 90yum lang und, ebenso wie die Zonen 2 und 4, z.B. etwa· 2,5/um stark. Der Abstand zwischen der Insel 49 und den Zonen 42 und 44 beträgt z.B. etwa 5/um.

Die Endzone' 44 ist über eine öffnung 50 in der Oxydschicht mit einem Anschlusskontakt 47, und die dteuerelektroden 48a und 48b sind mit den Anschlus'akontakten 53a bzw 53b versehen.

Der gesteuerte Gleichrichter nach Fig. 7 ist unter anderem für Koinzidenzschaltungen von Bedeutung und kann dadurch vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustund gesteuert werden, dass gleichzeitig mittels der beiden oteuerelektroden 48a und 48b gesteuert wird, wobei über die Insel 49 ein Leckweg zwischen den Zonen 2 und 44 entsteht. 9098 35/058 0 BAD

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Dringt die.Insel 49 tiefer in den Halbleiterkörper

45 ein als die Zonen 42 und 44, so ist es vorteilhaft, die Breite der Insel 49 kleiner als eine Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der Insel 49 zu wählen. Bs sei noch bemerkt, dass die Insel 49 eine kleinere Stärke als die Zonen 2 und 44 haben kann. Lan kann auch mehrere Inseln anwenden. So ' kann die Insel 49 z.B. aus zwei Teilen bestehen, wobei drei Steuerelektroden vorhanden sind, eine um einen elektrischen Leckweg zwiüchen einem Teil und der Zone 2 zu erzielen, eine um einen elektrischen Leckweg zwischen beiden Teilen zu erzielen, und eine um einen elektrischen Leckweg zwischen dem anderen Teil und der Zone 49 zu erzielen. Der gesteuerte Gleichrichter kann dann dadurch vom schlechtleitenden in den gutleitenden Zustand gesteuert werden, dass gleichzeitig mit den drei Steuerelektroden gesteuert wird.

Der Abstand zwischen zwei Zonen und/oder zwischen einer Zone und einer Insel und/oder zwischen zwei Inseln, über die eich ein elektrischer Leckweg erstreckt, ist vorzugsweise kürzer als etwa zweimal der Diffusionslänge der Linoritätsladungsträger in der zwischenliegenden Zone, mit der die Steuerelektrode bzw. die Steuerelektroden kapazitiv gekoppelt ist bzw. sind. Dies entspricht der normalen Anforderung, die an eine zwischenliegende Zone eines gesteuerten Gleichrichters gestellt wird, nämlich dass der Abstand zwischen den angrenzenden Zonen und einer zwischenliegenden Zone kleiner als etwa zweimal der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in der zwischenliegenden Zone ist. Bemerkt wird, dass, falls die Insel 49 viel weniger tief in den Halbleiterkörper eindringt als die Zonen 2 und 44, der Abstand zwischen den Zonen 2 und 44 über die Insel 49 vorzugsweise kürzer ist als etwa zweimal der Diffusionslänge

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der Minor!tätsladungsträger in der einen zwischenliegenden Zone

43. ; ■.,'. ..-.;■■'.-■■

Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen AüsfUhrungebeispiele beschränkt ist und dass im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Änderungen möglich eind. So kann der Halbleiterkörper aus einem anderen Halbleiternaterial als Silizium, z.B. aus Germanium bestehen,*und die Steuerelektrode kann z.B. aus einer auf eine stellenweise auf den Halbleiterkörper vorhandenen Lackschicht aufgebrachten Metallschicht bestehen. Der Anschlusskontakt einer Steuerelektrode kann ein Spitzenkontakt sein, der mit seiner Spitze auf der Metallschicht der Steuerelektrode aufruht. Ein für Kontaktswecke bestimmter Teil der Metallschicht, der sich über eine angrenzende Zone im Halbleiterkörper erstreckt, ist dann überflüssig·- Weiterhin kann ein gesteuerter Gleichrichter nach der Erfindung z.B. eine Struktur haben, bei der eine der Endzonen und die beiden zwischenliegenden Zonen diffundierte Zonen sind, während die andere Bndzone vom Halbleiterkörper selbst gebildet wird. So kann die Zone 2 (Fig. 2) z.B. von einer weiteren Zone Uligeben sein, in gleicher Weise wie die Zone 1 von der Zone 2 umgeben wird, wobei die Zone 2 und die diese Zone umgehende Zone die awiechenliegenden Zonen sind, und die Zone 1 und der Hülbleiterkörper selbst die Bndzoneh sind.

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Claims

1. Gesteuerter Gleichrichter mit einem Halbleiterkörper mit vier aufeinanderfolgenden Zonen, zwei End-Zonen und zwei dazwischenliegenden Zonen, von abwechselndem Leitungstyp, wobei die beiden Endzonen je mit einem Anschlusskontakt versehen sind, und wenigstens eine Steuerelektrode mit dem Halbleiterkörper kapazitiv gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerelektrode mit einer der zwischenliegenden Zonen kapazitiv gekoppelt ist und mittels wenigstens einer solchen Steuerelektrode an der Oberfläche dieser einen zwischenliegenden Zone Raumladung induziert werden kann, so dass ein die angrenzende andere zwischenliegende Zone und die angrenzende Endzone verbindender elektrischer Leckweg erzielbar ist, wodurch der gesteuerte Gleichrichter vom schlechtleite.nden in den gutleitenden Zustand gesteuert wird.

2. Gesteuerter Gleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektrode eine sich über dem zu erzielenden elektrischen Leckweg erstreckende Letallschicht bildet, die mittels einer Isolierschicht von der Oberfläche der einen zwischenliegenden Zone getrennt ist.

3. Gesteuerter Gleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine zwisohenliegende Zone wenigstens einen sieb, von der Oberfläche dieser Zone her

. in dieser Zone erstreckenden Bereich, eine Insel, mit einem Leitungstyp entgegengesetzt zu dem dieser Zone besitzt, und die Insel durch Teile diener zwischenliegenden

. 9098 35/058 0

Bad

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Zone von der angrenzenden anderenzwischenliegenden Zone und von der angrenzenden j]ndzone getrennt ist, und wenigstens zwei Steuerelektroden kapazitiv niit der einen zwischenliegenden Zone gekoppelt sind, wobei mittels wenigstens einer dieser Steuerelektroden ein elektrischer Leckweg zwischen der angrenzenden anderen zwischenliegeriden Zone und der Insel, und mittels wenigstens einer anderen Steuerelektrode ein elektrischer Leckweg zwischen der Insel und der angrenzenden Endaone erzielt werden kann.

iiesteüertör wleiehrichter nach einem öder mehrere der vörhgrgehendeß Ansprüche, d.g»d._f die an der einär zwischen*- liügimdih Zone: angrenaende iSndgone aue wenigstens zwei voneinander getrennten Stilen besteht, die je ndt einem AnäöhlUsököhtakt vergehen äind» und für ,ieden dieser Teile weiii^Btths feine öteuerelektrocle vorhanden ist» natteis der ©in eigktfiaaher Leökweg zwiBehnn dem betreffenden Seil und ändere η gwiöeheniie^enden Zone erzielt v/erden kann*

naeh 'eimia öd§f aehferen dir · AiiSpfüöne, fia-iureh .ffekehn&'Siöhnet_f däüä in hai blei te rkr\f i-ert} dgi $itwa Lfei^ungstypa eint n in &ine OberflÜöhi dea Halbleiter» ' dea iiMefen Leitungätypa*

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Leitungstyp ist* und wobei der erwähnte Teil des Halbleiterkörpers seibat eine zwischenliegende Zone bildet, mit der wenigstens eine Steuerelektrode kapazitiv gekoppelt ist« '

Öeateuerter Gleichrichter nach einem öder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht, und eine Steuerelektrode vorhanden ist» die eine mittels einer iiJilisiuiaöx^daöhieht von einer zv/ischenliegenden Zone getrennte Metallschicht besitzt..

08836/-QSIO

BAD ORSQiNAL