DE2016738B2

DE2016738B2 - Zweirichtungs-Thyristortriode

Info

Publication number: DE2016738B2
Application number: DE2016738A
Authority: DE
Inventors: Alan Stockport Cheshire Foster (Grossbritannien)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-02-27
Filing date: 1970-04-08
Publication date: 1978-03-09
Also published as: JPS553830B1; SE378155B; US3696273A; FR2080794B1; CH513518A; DE2016738A1; GB1301193A; FR2080794A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweirichtungs-Thyristortriode, die aus einer Halbleiterscheibe mit einer Innenzone vom ersten Leitungstyp zwischen einer ersten und einer zweiten Außenzone vom zweiten LeitungUyp besteht, die sich auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe erstrecken und PN-Übergänge mit der Innenzone bilden, wobei die erste und die zweite Außenzone mit einer ersten bzw. einer zweiten Hauptelektrode auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe einen ohmschen Kontakt bilden, und wobei mindestens eine erste und mindestens eine zweite weitere Zone vom ersten Leitungstyp vorgesehen sind, die PN-Übergänge mit der ersten bzw. zweiten Außenzone bilden und sich auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe erstrecken und mit der ersten bzw. zweiten Hauptelektrode einen ohmschen Kontakt bilden, während eine Steuerelektrode auf der ersten Seite der Scheibe liegt und einen Kontakt mit der ersten Außenzone bildet, wobei die erste und die zweite weitere Zone vom ersten Leitungstyp auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe derart angeordnet sind, daß in Projektion sich deren Randgebiete in der Nähe der Steuerelektrode überlappen.

Eine solche Zweirichlungs-Thyristortriode ist bekannt aus der FR-PS 15 78 544.

Bei Zweirichtungs-Thyristoren ist es im allgemeinen wesentlich, daß die benachbarten Randteile der erwähnten weiteren Zonen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe sich überlappen, damit eine empfindliche Einsehaltregelung erhalten wird. Diese Überlappung ergibt aber Probleme. Die bekannten Anordnungen enthalten zwei gegensinnig parallele Thyristorstrukturen mit einer gemeinsamen Basiszone. Das Umschalten von einer sich im leitenden Zustand befindenden Thyristorstruktiir auf die andere sich im nichtleitenden Zustand befindende Thyristorstruktur kann durch die gespeicherte Ladung in der gemeinsamen Basiszone im Überlappungsgebiet beträchtlich gehemmt werden.

Bei dem bekannien Bauelement nach FR-PS 15 78 544 werden die Umschaltpioblcme dadurch verringert, daß die Randgebiete der weiteren Zonen

sich in der Nähe der Steuerelektroden in Projektion überlappen aber sonst zusammenfallen. Dabei wird aber in manchen Fällen noch nicht eine genügend hohe Umschaltgeschwindigkeit erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Zweiweg-Thyristortriode zu schaffen die in den unterschiedlichen Arbeitsmodi eine erhöhte Umschaltgeschwindigkeit unter Beibehaltung einer empfindlichen Einschaltregelung aufweist.

Der Erfindung liegt u. a. die Erkenntnis zugrunde, daß durch Anwendung einer neuen Geometrie ein optimaler Kompromiij zwischen den vorerwähnten entgegengesetzten Anforderungen in bezug auf das Überlappen der weiteren Zonen erzielt werden kann.

Die Aufgabe wird bei einer Zweiweg-Thyrislortriode r> der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Projektion die Randgebiete der ersten und zweiten weiteren Zone, die nicht in der Nähe der Steuerelektrode liegen, voneinander entfernt sind.

Bei dem Bauelement nach der Erfindung werden die Uinschaltprobleme dadurch auf ein Mindestmaß beschränkt, daß das Überlappungsgebiet der auf gegenüberliegenden Seiten der Scheibe liegenden weiteren Zonen auf die Umgebung der Steuerelektrode eingeschränkt, wodurch eine möglichst geringe Stromdichte 2> in diesem Überlappungsgebiet erhalten wird. Außerdem ist trotz des Vorhandenseins dieses Überlappungsgebictes noch eine Triggerung möglich.

Dadurch, daß die erwähnten angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete der ersten und der zweiten weiteren Zonen vom einen Leitungstyp, die in Projektion einander nicht überlappen, in einer zu tier Scheibe parallelen Richtung in einer gewissen Entfernung voneinander liegen, wird die Zunahme der Umschaltgeschwindigkeit maximal sein. π

Bei einer bevorzugten Ausführungsfonn eines Bauelements nach der Erfindung liegt in der Umgebung der Steuerelektrode der Teil der ersten Hauptstromelektrode, der mit dei ersten weiteren Zone vom einen Leitungstyp in Kontakt ist, in einer zu der Scheibenoberfläche parallelen Richtung seitlich in einer gewissen Entfernung von dem Überlappungsgebiet der ersten und er zweiten weiteren Zonen vom einen Leitungstyp. Dadurch wird gleichsam ein hoher Widerstand von dem Stromweg von der Hauptstromelektrode zu dem 4> Überlappungsgebiet erhalten. Wenn sich bei dieser Struktur die Anordnung im leitenden Zustand befindet und die Polarität der angelegten Spannung derartig ist, daß die erste weitere Zone vom einen Leitungstyp die Emitterzone einer Vierzonen-Thyristorstruktur bildet, in durch die der Hauptstrom zwischen den Hauptsiromelektroden mit der erwähnten Polarität der angelegten Spannung fließt, ist die Stromdichte in dem direkten Schalten der ersten Hauptstromelektrode ;iin größten; in diesem Gebiet überlappen sich die ersten und zweiten v> weiteren Zonen vom einen Leitungstyp nicht. Da sich das Überlappungsgebict in der Umgebung der Steuerelektrode befindet, können die den einen Leitungstyp bestimmenden Ladungsträger aus der ersten weiteren Zone vom einen Leitungstyp durch den Teil verhältnis- m> mäßig hoher Impedanz dieser Zone in das Überlappungsgcbiet gelangen, welcher Teil nicht von der ersten Hauptstromelcktrode abgedeckt wird. Die Stromdichte ist daher besonders gering in dem Überlappungsgcbiet, wodurch die gespeicherte Ladung in der Innenzonc vom b-> einen Leitfähigkeitstyp in diesem Gebiet auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Diese minimale gespeicherte Ladung rekombiniert sich schnell, wodurch hohe Schaltgeschwindigkeiten nrzislt werden können.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Bauelemente nach der Erfindung sind Steuerelektroüen in Verbindung mit Steuerelektrodenzonen derart ausgebildet, daß die Bauelemente durch an die Steuerelektrode angelegte Spannungen, die positiv oder negativ in bezug auf die an die erste Hauptstromelektrode angelegte Spannung sind, von dem nichtleitenden Zustand auf den leitenden Zustand in beiden Richtungen umgeschaltet werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsfonn liegt eine Steuerelektrodenzone vom einen Leitungstyp auf der ersten Seite und bildet einen pn-Übergang mit der ersten Außenzone vom entgegengesetzten Leitungstyp, während die Steuerelektrodenzone in einer gewissen Entfernung von der ersten weiteren Zone vom einen Leitungstyp liegt und einem Teil der zweiten weiteren Zone vom einen Leitungstyp auf der zweiten Seite des Körpers gegenüber liegt, wobei die Steuerelektrode auf der ersten Seite mit der Sieuerelektrodenzone vom einen Leitungstyp und auch mit der ersten Außenzone vom entgegengesetzten Leilungstyp einen ohmschen Kontakt bildet und wobei die ersten und zweiten weiteren Zonen vom einen Leitungstyp sich in der Nähe der Steuerelektrodenzonc auf die beschriebene Weise überlappen.

Bauelemente nach der zuletzt genannten Ausführungsform können auf verschiedene Weise ausgebildet werden; z. B. kann der Halbleiterkörper die Form einer rechteckigen Scheibe aufweisen und können die äußeren Emitterzonen, mit Ausnahme der Gebiete, in denen Überlappung auftritt, nahezu rechteckig gestaltet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Halbleiterkörper aber die Form einer nahezu kreisförmigen Scheibe, wobei die Steuerelektrodenzone auf der ersten Seitedes Körpers nahezu zentral in bezug auf die Scheibe angeordnet ist. Bei einem Bauelement nach dieser Ausführungsfonn sind die Teile der benachbarte Randgebiete der ersten und zweiten weiteren Zonen vom einen Leitungstyp, die sich in der Nähe der nahezu zentral angeordneten Steuerelektrodenzone überlappen, längs zu der Steuerelektrodenzone in Gestalt nahezu konzentrischer Kreisbogen auf einer Seite dieser Zone angeordnet, während die angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete dieser Zonen, die in einer gewissen Entfernung voneinander liegen, derart angeordnet sind, daß sie sich nahezu parallel zu einer diametralen Richtung erstrecken.

Bei dem zuletzt beschriebenen Bauelement kann die nahezu zentral angeordnete Steuerelektrodenzone nahezu C-förmig sein und eine Einstülpung aufweisen, die auf der erwähnten einen Seite der Steuerelektrodenzone den erwähnten konzentrischen sich überlappenden Randteilen der ersten und zweiten weiteren Zonen vom einen Leitungstyp zugewandt ist.

Beispiele des Standes der Technik und einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. I und 2 schematische Querschnitte durch verschiedene bekannte Zweirichlungs-Thyrisloren,

Fig. 3, 4 und 5 eine Draufsicht auf die Unterseite, einen Längsschnitt durch bzw. eine Draufsicht auf die Oberseite des Halblciterkörpers einer ersten AusfühningslOrm einer Zweirichtungs-Thyristortriode nach der Erfindung vorder Anbringung von Elektroden und

Fig. 6, 7 und 8 eine Draufsicht auf die Unterseite, einen Längsschnitt durch bzw. eine Draufsicht auf die Oberseite desselben Halbleiterkörpers nach der Anbiin-

gung von Elektroden,

Fig.9, 10 und 11 eine Draufsicht auf die Unterseite, einen Längsschnitt durch bzw. eine Draufsicht auf die Oberseite des Halbleitcrkörpers einer zweiten Ausfülirungsform einer Zwcirichtungs-Thyristortriodc nach der Erfindung vor der Anbringung von Elektroden und

Fig. 12, 13 und 14 eine Draufsicht auf die Unterseite, einen Längsschnitt durch bzw. eine Draufsicht auf die Oberseite desselben Halblciterkörpcrs nach der Anbringung von Elektroden und

Fig. 15 und 16 eine Draufsicht und einen Längsschnitt, die denen der Fig. 14 bzw. 13 entsprechen, nachdem der Körper nach den Fig. 12-14 einer doppelten Abschrägungsbearbeitung unterworfen worden ist.

Die F i g. 1 und 2 zeigen zwei bekannte Zweirichtungs-Thyristot en.

Das Bauelement nach Fig. 1 enthält auf der Unterseite zwei n-leilende Emitterzonen 5 und 12, welche Zonen 5 und 12 beide die n-lcitcndc Emitterzone 4 auf der Oberseite überlappen. Dieses Bauelement kann von dem nichtleitenden Zustand auf den leitenden Zustand dadurch umgeschaltet werden, daß eine Spannung an die Stcuerklemme G gelegt wird, die positiv oder negativ in bezug auf die an die Klemme 71 angelegte Spannung ist.

Fig. 2 zeigt eine weiteres Bauelement, das dadurch leitend gemacht werden kann, daß eine Spannung an die Steuerklemme angelegt wird, die positiv oder negativ in bezug auf die an die Klemme Ti angelegte Spannung ist. Dieses Bauelement unterscheidet sich von der nach Fig. 1 darin, daß die Sieucrelektrodenzonc 6 derart bemessen ist, daß der Übergang /-, zwischen der n-leitcnden Stcuerelektrodenzone 6 und der p-leilenden Zone 2 völlig an der oberen Fläche endet, während die Steuerelektrode 9 mit der Stcuerelektrodenzone 6 und mit der p-leitendcn Zone 2 einen ohmschcn Kontakt bildet.

Die beiden Bauelemente nach den Fig. 1 und 2 haben vier Arbeitsmodi, und zwar:

Modus

7'|-Polaritäl 7'2-Polarität

Steucrpolarita't in bezug aiii" 7"i

Die Modi 1+ und I— ergeben sich im ersten Ouadranten des I laupistrom/Spannimgs-Diagramm des Thyristors, wobei die Steuerströme positiv bzw. negativ sind. Die Modi 111+ und III— ergeben sich im dritten Ouadranten, wobei die Steuerströme positiv bzw. negativ sind. In den Bauelementen nach den Fig. 1 und 2 ist es wesentlich, daß die benachbarten Randgebiete der n-lcitendcn Emitterzonen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers sich überlappen. Diese Anforderung trifft am strengsten bei denjenigen Bauelementen zu, die im Modus 111+ betrieben werden können. Durch dieses Überlappen ergibt sich aber das folgende Problem. Die beschriebenen Bauelemente können als die Integration zweier gegensinnig paralleler Thyristoren mil einer gemeinsamen η-leitenden Basis betrachte! werden, wobei der Strom /wischen der ersten und der zweiten Haiiptstromclcktrodc im ersten Quadranten über die npnp-Thyristorstruktur und dei Strom zwischen der eisten und der zweiten Hiiupi slromelektrode im dritten Quadranten über die pnpn-Thyristorstruktur fließt. Beim Betrieb ist die Umschaltung von einer Thyristorstniktur im leitenden Zustand auf die andere Thyristorstruktur im nichtleitenden Zustand erforderlich. Diese Umschaltung win durch die gespeicherte Ladung in der gemeinsamer n-lciienden Basiszone im Übcrlappungsgcbiei der aul einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe liegenden η-leitenden Emitterzonen beträchtlich gc hemmt, weil bei zu hohen Umschaltgeschwindigkeit

d/

"ar

und

dr
c3r

die andere Thyristorstruktur durch diese vorhandene Ladung von dem nichtleitenden auf den leitenden Zustand umgeschaltet wird. Daher müssen die Um Schallgeschwindigkeiten niedrig gehalten werden. Eine Verbesserung der Umschaltgeschwindigkeiten wäre möglich, wenn die Randgebiete der auf einandergegen überliegenden Seiten der Scheibe befindlichen n-leitenden Emitterzonen voneinander getrennt werden wür den, so daß sie sich nicht überlappen würden. Wie abei bereits beschrieben wurde, ist es für die Wirkung dci Bauelemente wesentlich, daß dieses Überlappen auftritt Daher muß ein Kompromiß gefunden werden, dadurch daß das Ausmaß der Überlappung derart gewählt wird

jo daß eine angemessene Umschaltgeschwindigkcit unt eine empfindliche Einschaltregclung in den unterschied liehen Arbeitsmodi erhalten werden können. Da> Überlappen ist namentlich für die Wirkung de; Bauelements im Modus III + wesentlich.

)■-, Nun wird an Hand der F i g. 3 bis 8 ein Ausführungsbeispiel einer Zwcirichtungs-Thyristortriode nach dci Erfindung beschrieben, wobei F i g. 4 einen Schnitt läng.¹ der Linien IV-IV der F i g. 3 und 5 und Fig. 7 einer Schnitt längs der Linien VII-VII der Fig. 6 und 8 zeigt Das Bauelement enthält eine kreisförmige Halbleiter scheibe mit einem Durchmesser von etwa 10 mm unc einer Dicke von 0,25 mm, die eine n-lcitcndc Inncnzoni 21 und diffundierte p-leitcndc Außenzonen 22 und 21 enthält, die auf einander gegenüberliegenden Seiten de;

•n Körpers angebracht sind und mit der 21 pn-Übcrgängt /1 bzw. /> bilden. Diffundierte η ■* -leitende weitere Zoner 24 und 25 erstrecken sich auf einander gegenüberliegen den Seiten der Scheibe und bilden mit den p-leitendcr Außenzonen 22 und 23 pn-Übcrgänge Ji bzw. J₄. Eint

in diffundierte n^H -leitende Steuerzone 26 ist auch auf de Oberseite des Körpers zentral angeordnet und bilde mit der p-leitcndcn Außenzone 22 einen pn-Übcrgang

Die Übergänge /1 und Ji erstrecken sich völlig auf de

Vi Halbleiterscheibe und enden an Seitenflächen diese Scheibe. Diese Seilenflächen sind derart abgeschrägt daß die Ebenen der Übergänge an den Berührungsstel len der Übergänge gegenüber den Seitenflächen zu dci Ebene dieser Seitenflächen geneigt sind; dies ist de

ho Einfachheit halber in den Zeichnungen nicht dargestellt Die Übergänge /1 und Λ enden teilweise an dei gegenüberliegenden Hauptflächen der Scheibe unc teilweise an den Seitenflächen. Die Stelle, an der sie ai den gegenüberliegenden Hauplflächen enden, is! in dei

h', Fig. J und 5 durch die gestrichelten Linien h bzw. J angedeutet. Der Übergang /■-, endet völlig an der oberei I laiiptflächc, was durch die gestrichelte Linie /1 in F i g. ' angedeutet ist.

Dir; I" i g. 6, 7 und 8 entsprechen nahe/u den I' i g. J. 4 bzw. 5, wobei der HaiipHintersehicd darin bestellt, daß sie außerdem die auf den gegenüberliegenden Hauptflächen der Halbleiterscheibe liegenden Elcktrodenstruktüren /eigen. Die I'ig. 6 und 8 geben ferner beide mit gestrichelten Linien die Stellen an, an denen der Übergang /ι an der unteren Fläche und die Übergänge /ι und /-, an der oberen I lache enden. Die Eleklrodcnstrukiur besteht aus einer ersten Hauptslroniclcktrodc 27 einer ringförmigen Konfiguration auf der oberen Fläche, die mit der p-leitenden Außen/one 22 und auch mit der oberen η' -leitenden weiteren Zone 24 einen ohmschen Kontakt bildet, aus einer zweiten Hauptstromclektrode 28 mit einer kreisförmigen Konfiguration auf der unteren ["lache, die mit der p-leitcnden Außenzonc 23 und auch mit der unteren η+ -leitenden weiteren Zone 25 einen ohmschen Xontakt bildet, und aus einer zentral angeordneten kreisförmigen Steuerelektrode 29, die mit der η'-leitenden Steuerelektrodenzone 26 und auch mit der p-leitcndcn Außenzonc 22 einen ohmschen Kontakt bildet.

In diesem bauelement kann beim Anlegen einer Speiscwechsclspannung /wischen den Hauptstromelcktroden 27 und 28 ein Strom, über die durch die Zonen 24, 22, 21, 23 gebildete npnp-Thyrislorslruktur fließen, wenn die Hauptstiomclcktrode 27 negativ in bezug auf die Hauptslroinelcktrodc 28 ist, während ein Strom über die durch die Zonen 22, 21, 23, 25 gebildete pnpn-Thyristor.sirukuir fließen kann, wenn die Hauptstromelektrode 27 positiv in bezug auf die Hauptstromelektrode 28 ist.

Aus den I" ig J, 4 und 5 ist ersichtlich, daß die η'-leitenden weiteren Zonen 24 und 25 sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers befinden, derart, daß ihre benachbarten Randgebiete, deren Grenzen durch die gestrichelten Linien /j bzw. /₄ in den Draufsichten eier betreffenden Figuren angedeutet sind, in der Nähe der Steuerelektrode 28 und der zugehörigen Steuerelekirodenzone 26 einander in einer zu der Oberfläche der Scheibe senkrechten Projektion überlappen, und daß die angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete der erwähnten Zonen in einer gewissen Fnlfernung voneinander liegen. Die sich überlappenden Teilt- der benachbarten Randgebiete der η ' -leitenden weiteren Zonen 24 und 25 sind radial auf einer Seite der zentral angeordneten Steuerelekirodenzone 26 angebracht. Das Ausmaß dieser Überlappung ist mit der Abmessung ·></ι« in den F i g. 4 und 7 angegeben Lind beträgt in diesen Schnitten etwa 0,25 mm. Die angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete der η'-leitenden Zonen 24 und 25 erstrecken sich nahezu parallel zu einer diametralen Richtung und liegen in einem gewissen Absland voneinander, welcher Abstand mit der Abmessung »cA« in F i g. b und 8 angegeben ist und etwa 0,25 mm beträgt.

Die diffundierte η ' leitende Steuerelcktroden/.one 26 ist nahezu C-Iörmig gestaltet und enthält eine Einstülpung an der Stelle, wo sich die p-leilende Zone 22 bis zur der Oberfläche erstreckt und mit der zentral angeordneten Steuerelektrode 29 in Kontakt ist.

In der erwähnten Lage der η ' -leitenden weiteren Zonen 24 und 25 auf den gegenüberliegenden Seiten der Scheibe, in welcher Lage das Überlappungsgebiel auf die Umgebung der Steuerelektrode 29 und dazugehörigen Steuerelektrodenzone 26 beschränkt ist, ist sowohl eine optimale Umschaltgeschwindigkeil als auch eine empfindliche lüinschnllung erreicht. Der Betrieb des Bauelements im Modus IM + , in dem es für die erwähnte Überlappung an empfindlichsten ist, wire nachstehend im Detail beschrieben. In diesem Modus is die Elektrode 27 positiv in bezug auf die Flcktrode 28 während die Elektrode 29 in bezug auf die beidei ^r) Elektroden 27 und 28 positiv ist. Bei dieser positiver Vorspannung an der Steuerelektrode 29 injiziert du η⁴-leitende weitere Zone 24 Elektronen in dii p-lcitendc Außenzone 22 zu dem ohmschen Steuerkon takt. Einige dieser injizierten Elektronen driften in dii

κι η-leitende Innenzonc 21 und setzen dadurch die Ladunj. dieser Zone herab. Um diese auszugleichen, wird / stärker in der Durchlaßrichtung vorgespannt um werden mehr Löcher aus der p-leitendcn Zone 22 übei /ι in die nleitende Zone 21 injiziert. Diese Löchei werden vom Übergang /2 gesammelt und bewegen siel· durch die p-leitende Zone 23 über die Länge de< Überlappungsgebietes »di«, wonach sie die Elektrode 28 erreichen. Wenn der Strom zunimmt, nimmt dci Spannungsabfall im Überlappungsgebiet in der p-leitenden Zone 23 zu, bis dieser Spannungabfall letzten Ende; bewirkt, daß der Teil des Übergangs /4 im Überlappungsgebiet an einem Punkt unmittelbar unterhalb de; Überlappungsteiles der n + -leitenden Zone 24 in dei Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Dadurch wird dei

2% durch die Zonen 22, 21, 23 und 25 gebildete pnpn-Thyristor an einem Punkt der Elektrode 27 in dei Nähe der Steuerelektrodenzone 26 eingeschaltet. Danr wird die ganze Hauptstromelektrode 27 bald von Stron' durchflossen, wobei der ganze Übergang /4 als eir

ίο Emitter wirkt. Aus der ubenslehenden Beschreibung dei Wirkung in diesem Modus III + geht hervor, daß in deir Überlappungsgebiet der Zonen 24 und 25 nur in dci Nähe der Steuerelektrode eine empfindliche Einschaltung erhalten wird. Außerdem wird die Beschränkung

i-i der Umschaltgeschwindigkeit bei den bekannten Bauelementen durch die gegenseitige Trennung dci angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete dei weiteren Zonen 24 und 25 und durch die niedrige Stromdichte in dem Überlappungsgebiel der Zonen 24 und 25 auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Ein weiteres besonderes Merkmal des Bauelement.¹ ist die Konfiguration der Elektrode 27 in bezug auf die n-leitendc Zone 25. Die Elektrode 27 hat einen derartigen Innendurchmesser, daß in dem Überlap-

v-, pungsgebiet der Zonen 24 und 25 der die Zone 24 berührende Teil der Elektrode 27 seitlich in einem gewissen Abstand, der in F i g. 11 mit »c/j« bezeichnet ist von dem Rand des unterliegenden Teiles der unteren n-leitendcn Zone und somit vom Überlappungsgebiel

>o liegt, welcher Abstand in dieser Ausführungsform 0,25 mm beträgt. Dadurch wird in dem Stromweg in det Zone 24 von der Elektrode 27 zu d«.*m Überlappungsgebiet ein hoher Reihenwiderstand von etwa 1 Ω erhalten Dieser Widerstand liegt in Reihe mit dem Durchlaß·

ν, widerstand im Übcrlappungsgebiet des Bauelements und ist zumindest zehnmal größer als der letztgenannte: Widerstand. In einer ersten Annäherung ergibt elies eine Herabsetzung der Stromdichte im Uberlappungsgebiet mit einem Faktor von 10 oder mehr.

Wi Nun werden die Fig. 9—Ib beschrieben, wobei Fig. 10 einen Schnitt längs der Linien X-X der F ig. ¹J und Il und Fig. 13 einen Schnitt längs eier Linien XIIIXIII der F ig. 12 und 14 zeigt.

Die Struktur nach den F i g. 9, 10 und Il ist in der

hi Herstellungsstufe, die der Bildung der unterschiedlichen diffundierten Gebiete im Körper folgt. Die Struktur nach den F i g. 1 2, 13 und 14 ist in eier I lerstellungssiiile· elie dem Anbringen von Elektroden folgt und der

Abschrägung der Seitenfläche des Halbleiterkörpers vorangeht. Die Struktur nach den Fig. 15 und Ib ist in der Hcrstcllungsstufe, die der Absehrägung der Seitenfläche des Körpers folgt.

Dieses Bauelement ist eine Abart ties Bauelements nach den Fig. 7 —12, wobei entsprechende Teile mil den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die wichtigsten Unterschiede sind folgende: Die weitere Ii'-!eilende Zone auf der Oberseite, die mil 54 bezeichnet ist, enthält Unterbrechungen an den Stellen, wo Teile 22;f der oberen p-lcitenden Außenzone sieh bis zur Oberfläche auf der Oberseile erstrecken. Die weitere η ' -leitende Zone auf der Unterseite, die mit 35 bezeichnet ist, enthält Unterbrechungen an den Stellen, wo Teile 23;i der unteren p-leitenden Außenzone 23 sich bis zu der Oberfläche auf der Unterseite erstrecken. Auf der erwähnten Unterseite ist die Elektrode 28 mit sämtlichen Teilen 23;j in Kontakt und schließt die Teile der pn-Übergänge an der Oberfläche zwischen diesen Teilen der p-leitenden Zone und der unteren η '■-leitenden Zone 35 kurz. Die Hauptstromelektrode auf der Oberseite ist eine ringförmige Elektrode 37 (F i g. 14 und 15), die mit nur einigen der p-leitenden Teile 22;i in Kontakt ist und somit einige der Teile der pn-Übergänge an der Oberfläche zwischen den p-lciienden Zonenteilen 22,-f und der oberen η-leitenden Zone 34 kurzschließt. Die Steuerelektrodenzone 26 und die Steuerelektrode 29 (F i g. 14 und 15) weisen die gleiche Konfiguration wie in der vorhergehenden Ausfiihrungsform auf.

In der Draufsicht der Fig. 15 ist die abgeschrägte Seitenfläche dargestellt. Es ist ersichtlich, daß diese Seitenfläche zwei Hauptteile besitzt, deren Neigungswinkel zu der Ebene der Halbleiterscheibe verschieden sind und die durch eine doppelte Abschrägungsbearbeitung erhalten werden. Volle Linien 41 und 42 geben die diametralen Lagen an. bei denen die Neigung der Seitenfläche sich ändert. Die abgeschrägte Seitenfläche ist in der Draufsicht der Fig. 15 und in dem Schnitt der I·'i g. Ib dargestellt. In Fig. 15 geben volle Linien 41 und 42 die diametralen Lagen an, bei denen sich die Neigung tier Seitenfläche zu der Ebene der Hauptflächen der Halbleiterscheibe ändert. F i g. Ib zeigt den Körper mit einer Seitenfläche mit zwei Hauptteilen 43 und 44, die durch eine doppelle Abschrägiingsbearbeitung sind. Die Berührungsstelle des Übergangs /ι mit der Oberfläche liegt in dem unter einem gegebenen Winkel zu der I lauptfläehen geneigten Teil 43 und somit in der Ebene des Übergangs /ι, während die Berührungsstelle des Übeigangs /_> in dem unter einem anderen Winkel /u den Hauptflächm geneigten Teil 44 und somit in der Ebene des Übergangs /_> liegt. Fig. 15 zeigt auch die Berühriingsstelle des Übergangs /₄ mit der Seitenfläche, die Berührungsslelle des Übergangs /i mil der oberen und der seitlichen Fläche und die Berührungsstelle des Übergangs /-, mit der oberen Fläche.

Es sind auch Bauelemente möglich, in denen die Steuerelektrode lediglich mit der Außenzone vom entgegengesetzten Leitungstyp einen ohmschen Kontakt bildet, oder Bauelemente, in denen die Steuerelektrode lediglich mit der Steuerelcktrodenzone vom einen l.eitungstyp die in der Außen/one vom entgegengesetzten L.eitungstyp angebracht ist, einen ohmschen Kontakt bildet. In diesem Zusammenhang umfal.it der Ausdruck »eine Steuerelektrode auf der ersten Seile tier Scheibe ... (in ) Kontakt mit der ersten AiilJeiizoiie« auch den Fall, in dem die Steuerelektrode über eine in der ersten Außenzone vom entgegengesetzten l.eilungstyp angebrachte Steuerelektrodenzone vom einen l.eitungstyp mit tier erwähnten Zone in Kontakt ist. welche Steuereleklrodenzone mit der eisten Außenzone einen PN-Übergang bildet.

Hierzu 6 Blatt Zeichiuumen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweirichtungs-Thyristortriode, die aus einer Halbleiterscheibe mit einer innenzone (21) vom ■-, ersten Leitungstyp zwischen einer ersten (22) und einer zweiten Außenzone (23) vom zweiten Leitungstyp besteht, die sich auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe erstrecken und PN-Übergänge (J\, /2) mit der Innenzone (21) bilden, wobei die erste (22) und die zweite Außenzone (23) mit einer ersten (27) bzw. einer zweiten Hauptelektrode (28) auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe einen ohmschen Kontakt bilden und wobei minde- π stens eine erste (24) und mindestens eine zweite weitere Zone (25) vom ersten Leistungstyp vorgesehen sind, die PN-Übergänge (J], /₄) mit der ersten (22) bzw. zweiten Außenzone (23) bilden und sich auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der 2» Scheibe erstrecken und mit der ersten (27) bzw. zweiten Hauptelektrode (28) einen ohmschen Kontakt bilden, während eine Steuerelektrode (29) auf der ersten Seite der Scheibe liegt und einen Kontakt mit der ersten Außenzone (22) bildet, wobei >^r> die erste (24) und die zweite weitere Zone (25) vom ersten Leitungstyp auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Scheibe derart angeordnet sind, daß in Projektion sich deren Randgebiete in der Nähe der Steuerelektrode (29) überlappen, da- »1 durch gekennzeichnet, daß in Projektion die Randgebiete der ersten und zweiten weiteren Zone (24 und 25), die nicht in der Nähe der Steuerelektrode (29) liegen, voneinander entfernt sind. r>

2. Thyristortriode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Steuerelektrode (29) der die erste weitere Zone (24) vom einen Leitungstyp berührende Teil der ersten Hauptstromelektrode (27) seitlich in einer zu der Scheibenober- 41, fläche parallelen Richtung von dem Übsrlappungsgebiet der ersten (24) und zweiten (25) weiteren Zonen vom einen Leitungstyp entfernt ist.

3. Thyristortriode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerelektro- A^ri denzone (26) vom einen Leitungstyp auf der ersten Seite liegt und einen PN-Übergang (J=,) mit der ersten Außenzone (22) vom entgegengesetzten Leitungstyp bildet, wobei die Steuerelektrodenzone (26) in einer gewissen Entfernung von der ersten ^r>o weiteren Zone (24) vom einen Leitungstyp liegt und sich einem Teil der zweiten weiteren Zone (25) vom einen Leitungstyp auf der zweiten Seite der Scheibe gegenüber befindet, während die Steuerelektrode (29) auf der ersten Seite mit der Steuerelektrodenzo- y, ne (26) vom einen Leitungstyp und auch mit der ersten Außenzone (22) vom entgegengesetzten Leitungstyp einen ohmschen Kontakt bildet, wobei sich die ersten (24) und zweiten (25) weiteren Zonen vom einen Leitungstyp in der Nähe der Steuerelek- t>n trodenzone (26) überlappen.

4. Thyristortriode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe nahezu kreisförmig ist, wobei die Steuerelektrodenzone (26) auf der ersten Seite des Körpers nahezu zentral in b^r> bezug auf die Scheibe angeordnet ist.

5. Thyristortriode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der benachbarten Randgebiete der ersten (24) und der zweiten (25) weiteren Zonen vom einen Leitungstyp, die sich in der Nähe der nahezu zentral angeordneten Steuerelektrodenzone (26) überlappen, längs zu der Steuerelektrodenzone in Gestalt nahezu konzentrischer Kreisbögen angeordnet sind und auf einer Seite dieser Steuerelektrodenzone liegen, während die angrenzenden Teile der benachbarten Randgebiete dieser Zonen (24,25), die sich nicht überlappen, sich nahezu parallel zu einer diametralen Richtung erstrecken.

6. Thyristortriode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nahezu zentral angeordnete Steuerelektrodenzone (26) nahezu C-förmig gestaltet ist und eine Einstülpung aufweist, die auf der erwähnten einen Seite der Steuerelektrodenzonc den erwähnten konzentrischen sich überlappenden Randteilen der ersten und zweiten weiteren Zonen (24,25) vom einen Leiuingstyp zugewandt ist.