DE2035472C3 - Schaltungsanordnung mit einem Thyristor - Google Patents

Description

lie Abschaltzeit eines gesteuerten Silizium-Gleichrichters (Thyristors oder Vierschicht-Schah-Diode) durch Verkürzung der für den mittlere,« Übergang des Elementes zum Erreichen des Sperrzustandcs benötigten Zeitspanne zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die eingangs erwähnte Schaltungsanordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist. daß an die Verbiudungsleitungen i~a der Anode und /.u der Kathode ein Abschaltstromkreis angeschlossen ist, der dazu dient, die Wirkung der zwischen der Anode und der Kathode anliegenden Poteniialdifferenz wenigstens teilweise /.u überwinden, und daß zwischen der ersten und der /weiten Steuerelektrode ein Stromkreis angeschlossen ist, der ein Steuersignal einer entsprechenden Polarität zwischen den beiden Steuerelektroden zuführt, durch das ein Stromdurchgang durch den mittleren pn-Übergang von der zweiten n-Jeitenden Schicht zu der ersten p-leitenden Schicht herbeiführbar ist und die Ladungsträger ausräumbar sind, die ansonsten über eine längere Zeitspanne rekombinieren wurden. Durch die Schaltungsanordnung wird eine wesentlich reduzierte Rekombinationszeit ermöglicht, so daß eine erneute Vorwärtsspannung eher zwischen Anode und Kathode angelegt werden kann als es der Fall wäre, wenn kein Strom durch den mittleren Übergang geschickt würde. Durch diese Verkürzung der Zeit für einen Operationszyklus können Schaltkreise !Inverter) mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit höheren Frequenzen arbeiten.

Aus der USA.-Patentschrift 3 30704V geht zwar eine Schaltungsanordnung mit einem Thyristor hervor, die einen Halbleiterkörper aus vier Schichten abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps aufweist, mit einer Kathode an der ersten η-leitenden Schicht, die mit der ersten p-leitenden Schicht einen ersten äußeren pn-Übergang bildet, mit einer ersten Steuerelektrode zum Herbeiführen des Stromdurchgangs an der ersten p-leitenden Schicht, die mit der zweiten η-leitenden Schicht einen mittleren pn-Übergang bildet, mit einer zusätzlichen, zweiten Steuerelektrode an der zweiten η-leitenden Schicht, die mit der zweiten p-leitenden Schicht einen zweiten äußeren pn-Übergang bildet, und mit einer Anode an der zweiten p-leitenden Schicht, die auch Schaltungselemente, einschließlich zweier Verbindungsleitungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz einer Polarität zwischen der Anode und der Kathode aufweist, um in Abhängigkeit von dem Anlegen von Steuersignalen an die erste Steuerelektrode einen von der Anode zur Kathode gerichteten Stromdurchgang durch den Thyristor herbeizuführen, jedoch weist die genannte Schaltungsanordnung keinen an die Verbindungsleitungen zur Anode und zur Kathode angeschlossenen Abschaltstromkreis auf.

Eine weitere Veröffentlichung hat ebenfalls eine Schaltungsanordnung mit einem Thyristor zum Inhalt (F. E. Gentry u.a. »Semiconductor Controlled Rectifiers«, Englewood Cliffs, N.J., 1%4, Seiten 260 bis 266). Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der des vorliegenden Patentbegehrens dadurch, daß sie lediglich eine einzige Steuerelektrode aufweist, wobei an die Verbindungsleitungen zu der Anode und der Kathode ein erster Abschaltstromkreis angeschlossen ist und außerdem ein zweiter Abschaltstromkreis an der Steuerelektrode angeschlossen ist, durch den ein Steuerstrom über diese Steuerelektrode hfiransführbar ist.

Verschiedene Auüführungsbrispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Elemente bezeichnen:

Fig. 1 ist ein teilweise in Blockform gehaltenes schematisches Schaltbild eines Vierschicht-Thyristors mit einer zusätzlichen zweiten Steuerelektrode sowie eines Abschaltkreises;

F ig. 2 und 3 sind jeweils ein Aufrißquerschnitt bzw. eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausiührungsform eines bekannten gesteuerten Silizium-Gleichrichters;

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausfühfungsform eines abgeänderten, gesteuerten Siliziuni-Gleichrichters, die in der Schaltung nach Fig. 1 verwendbar ist;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Prüfschaltung;

Fig. 6 und 7 sind graphische Darstellungen \on »«Daten, die vermittels der in Fig. 5 dargestellten Schaltung erhalten wurden; und

Fig. 8a bis 8i zeigen einen weiteren Herstellungsgang für einen abgeänderten, gesteuerten Silizium Gleichrichter.

»5 Fig. 1 zeigt eine Steuerschaltung zur Erregung und zum Betrieb eines Thyristors 10, der aus einem Körper aus Halbleitermaterial wie z.B. Silizium oder Germanium besteht. Der Thyristor kann beispielsweise em gesteuerter Halbleitergleichrichter (Vierschicht-Schalt-Diode) sein und vier Schichten 11 bis 14 aufweisen, die abwechselnd aus n- und p-Matertal bestehen. Die erste η-Schicht Il weist einen ohmsehen Kontakt ilü auf und dient als Kathode, während die erste p-Schicht 12 einen ohmschen Kontakt \2u autweist, vermittels dessen sie als normale erste Steuerelektrode dienen kann. Ein erster Endübergang 15 wird zwischen den aneinander grenzenden Schichten 11, 12 gebildet. Die zweite n-Schicht 13 weist einen ohmschen Kontakt 13a auf, vermittels dessen sie als zusätzliche zweite Steuerelektrode dienen kann, und diese n-Schicht 13 bildet mit der ersten p-Schicht 12 einen mittleren Übergang 16. Die zweite p-Schicht 14 weist einen ohmschen Kontakt 14« auf, vermittels dessen sie als Anode dienen kann, und bildet außerdem mit der zweiten n-Schicht 13 einen zweiten Endübergang 17.

Zwei Verbindungsleitungen 18, 20 sind jeweils mit der Anodenverbindung 14a bzw. mit der Kathodenverbindung 11a des Thyristors oder gesteuerten Halbleitergieichrichters 10 verbunden. In der hier dargestellten Schaltung ist eine Batterie 21 in Reihe mit einem Lastwiderstand 22 zwischen den Verbindungsleitungen 18, 20 geschaltet, wobei jedoch offensichtlich jede andere Stromquelle wie beispielsweise eine Gleichrichterschaltung, eine Brennstoffzelle oder eine andere Einheit zwischen den Verbindungsleitungen angeordnet werden und zur Zufuhr der Betriebsenergie zu dem gesteuerten Halbleitergleichrichtei dienen kann. Zum Zwecke der Beschreibung und in Hinblick auf die Ansprüche werden die Be/ugswert leitungen !8. 20 als Schaltungselemente zum Anleger einer einseitiggerichteten Potentialdifferenz zwischei der Anoden- und der Kathodenschicht des gcstcuer ten Silizium-Gleichrichters bezeichne). Vermittel 65 dieser Anordnung läßt sich ein aus einem Strom gc eigneter Polarität bestehendes Steuerelektrodensigna von einer geeigneten Triggerquelle über die I.eitunj 23 an die normale erste Steuerelckttodenverbindun

12« anlegen, um den gesteuerten Silizium-Gleichrichter anzuschalten. In der vorliegenden Beschreibung wird die leitung 23 als Schaltungsvorrichtung zum Anlegen von Steucrclcktrodensignalen an die normale erste Stciierelcktrodenschicht 12 bezeichnet.

Zwischen den Bezugswcrtleitungen 18, 20 ist ein Abschaltkreis 24 angeschlossen. Der Abschaltkrcjs weist einen Schalter 25, einen Kondensator 2f> und eine Induktivität 27, die sämtlich in Reihe /wischen den Leitungen 18 und 20 geschaltet sind, und eine parallel zu dieser Reihenschaltung geschaltete Diode 28 auf. Die Schaltung wirkt in bekannter Weise, um wenigstens zeitweise die Hinwirkung der zur Frregung dienenden und von der Batterie 21 angelegten Potentialdifferenz zu überwinden, damit der Anoden-Kathoden-Laststrom durch das Element 10 auf Null abnehmen kann. Vermittels dieser Anordnung oder durch das Anlegen einer Rückwärtsbeaufschlagung oder -Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 18 und 20 wird eine Erholung der beiden Endübergänge 15 und 17 in verhältnismäßig kurzer Zeit ermöglicht, wobei jedoch der mittlere Übergang 16 nicht in Sperrrichtung beaufschlagt ist, so daß für den Verlauf der natürlichen Rekombination der Löcher in der n-Schicht 13 neben dem mittleren Übergang 16 eine wesentlich längere Zeitspanne benötigt wird.

Es ist eine Schaltungsvorrichtung wie z.B. ein Impulsgenerator 30 vorgesehen, der mit einer Seite über eine Leitung 31 mit der zusätzlichen zweiten Stcuerelektrodenverbindung 13« des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 10 verbunden ist. Die andere Seite des Impulsgenerators 30 ist mit einer Schalteinheil 32 verbunden, und zwar mit dem beweglichen Mittelkontakt 33 des Schalters. Der Schalter 32 weist außerdem einen ersten, feststehenden Kontakt 34, der mit der Leitung 23 verbunden ist, welche zu der normalen ersten Steuerelektrodenverbindung 12« führt, und einen zweiten, feststehenden Kontakt 35 auf. der mit der Verbindungsleitung 20 und über diese mit der Kathodenverbindung lla verbunden ist. Wenn der Abschaltkreis 24 betätigt wird, um eine schnelle Erholung der Endübergänge 15 und 17 zu erzielen, wird der Schalter 32 in der Weise betätigt, um den pn-Übergang 16 zwischen den Schichten 12 und 13 in Sperrichtung zu beaufschlagen, so daß eine schnelle Erholung stattfindet und der Sperrzusland dieses Überganges wiederhergestellt wird, ohne daß die normale Rekombination der I-adungcn im Bereich des mittleren Überganges 16 abgewartet werden muß. Wenn in Schalter 32 der Kontakt 33 nach oben in Berührung mit dem feststehenden Kontakt 34 gebracht wird, führt ein über die Leitung 31 angelegtes, positiv werdendes Steuersignal zu einem Stromdurchgang von der n-Schidit 13 durch den Übergang 16 in die p-Schicht 12, wodurch sich der Übergang 16 sehr schnell erholt. Wenn gleicherweise der bewegliche Kontakt 33 nach unten verstellt und in einen Eingriff mit dem feststehenden Kontakt 35 gebracht wird, wird ein geeigneter Erholungsimpuls bzw. ein Steuersignal immer noch zwischen dem zusätzlichen Steuer elektrodenkontakt 13a und dem Kathodenkontakt 11a angelegt, was zu einem Stromdurchgang durch den Übergang 16 in der geeigneten Richtung führt, um die gewünschte schnelle Erholung zu erzielen, ohne daß der normale Rekombinationsverlauf abgewartet werden muß.

Fig. 2 zeigt eine bekannte gesteuerte Silizium-GleichrichUTcinheit 10, die in der Weise abgeändert worden ist. daß sie den ohmsclien Kontakt fm die zusätzliche /weite Steuerelektrode aufnehmen kann Die Einheit 10 weist ein Siliziumplättchen odei -scheibe 40 auf. auf dem bzw. auf der die vier Schichten. die abwechselnd aus p- und n-Halbleitermatcria bestehen, so dicht nebeneinander angeordnet sind daß sie sieh bei dem gewählten Zeichnungsinal.istul nicht darstellen lassen. Ein Ring- oder Kathodenkontakt llö ist vorgesehen und mit der als Kathode die·

ίο nenden n-Schicht 11 verbunden, und ein Steuerelektrodenkontakt 12« ist mittig angeordnet und mit dei an die Kathodenschicht anstoßenden p-Schicht verbunden. Im allgemeinen erfolgt die (nicht dargestellte) Anodenverbindung vermittels eines zur HaI-terung dienenden Kontaktstückes oder einer anderer Vorrichtung, die an der Basis befestigt ist. Zur Halterung der Basis ist unterhalh derselben eine Molybdän-Basis 41 vorgesehen, und in vielen Fällen wird eine ähnliche Molybdän-Schicht auf die Oberseite der

ao Einheit aufgebracht, bevor diese eingekapselt wird oder zur Endmontage gelangt.

Wie im linksseitigen Abschnitt der I-ig. 2 di»gestellt und noch besser aus der Draufsicht dei I-'ig. 5 ersichtlich, ist das scheibenförmige Plättchen 4(1 geläppt und weist eine !"lache 13/> zur Aufnahme des zusätzlichen Steuerelektrodenkontakts auf. Diese Abänderung wurde an im Handel erhältlichen gesteuerten Silizium-Gleichrichtern des Typs. WeMinghouse 219D (silicon controlled rectifier) durchgeführt, und die abgeänderten, gesteuerten Silizium-Gleichrichter mit dem zusätzlichen Steuerelcktrodenkontakt arbeiteten einwandfrei, bei verkürzter Abscnalt/cit. Es hat sich gezeigt, daß der Betrag des bei innerhalb angemessener Spannungshöhe in den gesteuerten SiIizium-Gleichrichter gedrückten zusätzlichen Abschaltstroms durch den Ouerwiderstand in der n-Zone 13 der zusätzlichen Steuerelektrode begrenzt ist. da der zusätzliche Abschaltstrom von dem zusätzlichen zweiten Steuerelektrodenkontakt 13a in der Form einer kleinen Welle seitlich nach außen diffundiert, wa<* etwa vergleichbar ist den sich in einem Teich nach außen ausbreitenden Wellen, wenn an einem Rand des Teiches ein Stein ins Wasser geworfen wird. Zur Beseitigung dieses Effekts und zur weiteren Verringc-

rung der Abschaltzeit wurden zusätzliche geläppte Zonen 13r, I3d und I3<" in der in Fig. 4 dargestellten Weise vorgesehen. Alle vier Zonen wurden mit Kontakten versehen, parallel geschaltet und dann mit der Leitung 31 des Impulsgenerators verbunden. Diese

So Anordnung, durch welche praktisch die Fläche ohmschen Kontakts mit der zusätzlichen Steuerelektrode vergrößert wurde, gestartete das Anlegen höherer Abschaltströme und verringerte außerdem die Abschaltzeit der Einheit.

Auf der linken Seite der Fig. 5 ist die Prüfanordnung zur Ermittlung der tatsächlichen Verringerung der AbschaJtzeit des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 10 dargestellt. Die Ausgangsseite des Impulsgenerators 30 weist zwei Leitungen 50,51 auf. zwischen

denen eine einseitig gerichtete Potentialdifferen; an den Kondensator 52 angelegt wird. Ein weiterer, als Trigger dienender gesteuerter Silizium-Gleichrichter 53 ist zwischen den Leitungen 50 und 31 angeschlos sen. und seine Steuerelektrode ist mit einer leitung

6j 54 verbunden, die zur Steuerung des gesteuerten SiIi ziurn-GIeichrichters 53 dient, um einen Stromimpuls 1_B über die Leitung 31 der zusatzlichen Steuerelckttrodenverbindung 13a des gesteuerten Silizium-Gleich

nchters 10 zuzuführen. Ein Vorwärlsstrom /, fließt von der Bezugswertleitung 18 nach unten durch den gesteuerten Silizium-Gleichrichter 10, und wird in der dargestellten Weise durch die Leitung 20 abgeführt. Auf der rechten Seite der Fig. 5 ist die Spannung an dem gesteuerten Silizium-Gleichrichter 10 von dem Zeitpunkt, an dem die Rückwärtsspannung an die Anoden- und Kathodeinerbindung angelegt wird, bis zu dem Zeitpunkt: angenähert dargestellt, an dem das Vierschicht-Eleincnt sein Sperrvermögen wiederum völlig erreicht hat und von neuem cine VOrw ärtsspannung angelegt wird. In den Fig. ο und 7 sind die Prüleriiebnisse dlrgestellt, die mit zwei verschiedenen Vorrichtungen erhalten wurden, welche die zusätzliche zweite Steuerelektrode aufwiesen und vermittels des Impulsgenerator gesteuert wurden. Die Prüfungen wurden mit drei verschiedenen Stromstärken für den Yorwärtsstrom /, von 10 Ampere. 5 Ampere bzw. I Ampere ausgeführt. Der Impulsstrom I₁₁ erhielt verschiedene Werte, und die Abschaltzeiten des gesteuerten Silizium-Gleichrichters wurden gemessen, um die Darstellungen der Fig. h und 7 zu erhalten. Wie aus diesen graphischen Darstellungen ersichtlich, wird die Abschaltzeit für einen vorgegebenen Wert des Vorwürtsstroins bei zunehmendem Impulsstrom /„ verringert. Die Abschaltverbesserung ist um so größer, je größer das Verhältnis I₈ /_F ist.

An Stelle der Abänderung eines bekannten gesteuerten Silizium-Gleichrichters entsprechend den Fig. 2 bis 4. kann die Fläche des ohmschen Kontakts an der zusätzlichen zweiten Steuerelektrode auch durch das nachstehend beschriebene Herstellungsverfahren vergrößert oder ausgedehnt werden, durch das eine ausgedehnte Fläche der η-Schicht zugänglich wird und als zugängliche Steuerelektrode dienen kann. Der Herstellungsgang für ein derartiges Verfahren wird an Fl.ind der Fig. Sa bis Si näher erläutert.

Wie Fig. Sa zeigt, kann das Ausgangsmaterial ein Plättchen 60 aus monokristallinem η-Silizium sein, das einen gleichförmigen spezifischen Widerstand im Bereich von 20 bis 20 Ohm cm und eine Dicke von etwa0,25 mm aufweist. Das Plättchen 60 wird in einer oxidierenden Atmosphäre, wie z.B. trockenem Sauerstoff, nassem Sauerstoff. Dampf oder einer anderen oxidierenden Atmosphäre erhitzt, um in der in I-ig. Sb dargestellten Weise eine Siliziumdioxidschicht 61 auf der ganzen Oberfläche des Plättchens zu erhalten. Die Oxidschicht 61 wird dann mit Ausnahme eines ausgewählten Abschnittes 61 α auf der einen Seite des Plattchens 60 entfernt, wie in Fig. Kc dargestellt Das Entfernen der Oxidschicht 61 erfolgt durch Ätzen im Anschluß an eine Maskierung, wozu sich jedes geeignete Verfahren eignet, wie z.B. eine phololithographisrfie Technik. Der zurückbleibende Abschnitt 61« der Siliziumoxidschicht dient als Maske welche die Fremdstoffdiffusion in das darunterliegende Silizium 60 verhindert. Die Dicke des SiIiz.iumdioxidahschnittes 61 α ist so gewählt, daß sie eine wirksame Maskierung während des gesamten Diffusions- und Aufdampfvorganges gewährleistet. (Die typische Dicke beträgt von 2000 bis 3000 Angström.)

Ein p-Fremdstoff, wie z.B. Bor. wird dann in der

in Fig. Sd dargestellten Weise aul das Siliziumplattchen aufgebracht, um die nicht maskierten n-.-Vbschnitte in dünne, hochdotierte p-Zonen 62 umzuwandeln. Die Ablagerung kann beispielsweise unter Verwendung einer Diffusionsanlage im olfenen Rohr mit Bortribromid als Fremdstot!quelle bei einer Temperatur von etwa 1050 C und einer Behandlungszeit von einer Stunde erfolgen. Nach Reinigung der Öber-Ilache (Fig. Se) wird der abgelagerte Fremdstoff 62

ίο durch Erhitzen des Plättchens in einer von Veiunreinigungen freien Atmosphäre neu verteilt, d.h. es lindet Redistribution statt (Fig. Sl), so dal.i eine Lbergangstiefe und eine Oberflächenkonzentration erhal ten werden, die verträglich sind mit den Eigenschaften des pnp-Abschnittes eines gesteuerten Gleichrichters Eine Oberflaclienkonzentralion von 10 ' .Atomen pro cm'und eine l'bergangstiefc von etwa 0.050 nmi sind typische Werte. Die Redistribution kann beispielsweise bei 1200 C während SO Stunden oder bei höheren Temperaturen wahrend einer kürzeren Zeitspanne erfolgen. Dann wird das Plattehen vermittels einer geeigneten Technik, wie z.B. durch Atzen oder Sandstrahlung, in die gewünschte Formgebung pelletisiert (Fig. Sg). Bei dieser Bearbeitung bleibt der

as größte Feil des n-Siliziummaterials 60 bestehen und dient als zusätzliche Steuerelektrode. Das p-Material 62 ist in einen scheibenförmigen Abschnitt 63. der als normale Steuerelektrode dient, und einen Ringabschnitt 64 aufgeteilt, der als Anode dient. Dann v\erden die obere und die untere Siliz.iumdioxidschicht in einem weiteren Rcinigungsschritt entfernt (Fig. Sh). wodurch der ausgedehnte Oberflächenabschnitt 60« der n-Schicht 60 freigelegt wird.

Zur Erzielung der pnpn-Ausbildung wird auf die p-diffundierte Zone 63 eine weitere Zone 65 aus n-Material (Kathodenzone) aufgebracht (Fig. Si), indem eine Antimon enthaltende Goldfolie bS in die Zone 63 eindiffundiert wird, wobei die lohe 65 beispielsweise etwa O,fi°f> Antimon enthält und im übrigen aus Gold besteht. Die Kontakte für die Anodenzone 64 werden dadurch erhalten, daß in die teilweise p-diffundierte Seite des Plättchens eine eutektische Legierungsfolie 66 mit Aluminium Silizium (oder eine Aluminiumfolie oder eine Bor enthaltende GoIdfolie) legiert wird, die eine solche Form aufweist. daO sie die p-diffundierte Zone 64 bedeckt. Vermittels geeigneter Legierungsfolien wird aul.Wdem ein elektrischer Kontakt mit den Basiszonen 63 und 60 hergestellt. Für die p-Basi.szonc 63 kann beispielsweise eine Aluminiumfolie 67. und lür die n-Basis^one 60 eine Antimon enthaltende Goldfolie 68 verwendet wer den. Die Folien haben jeweils eine solche Formge bung, daß sie den gewünschten Abschnitt auf der ρ Basis 63 auf der Kathodenseite der Pastille bzw. dei η-Abschnitt 6Oo auf der anderen Seite der Pastilli bedecken, der während der Diffusion maskiert war Wenn die Formgebung dieser Kontakte sehr verwik kelt sein sollte, so daß die Ausbildung der Kontaktfo lie schwierig wird, kann auch eine Aufdampftechnil angewandt werden, um die für den Kontakt bestimmt Fläche vor dem legieren mit dem gewünschten Metal zu bedecken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

609626/132

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung mit einem Thyristor mit einem Halbleiterkörper aus vier Schichten abwechselnd -entgegengesetzten Leitungstyps, mit einer Kathode in ohmschem Kontakt mit der ersten n-leitenden Schicht, die mit der ersten p-leitenden Schicht einen ersten äußeren pn-übergang bildet, mit einer Steuerelektrode /um Herbeiführen des Stromdurchgangs durch den Thyristor in ohmschem Kontakt mit der ersten p-leitenden Schicht, die mit der zweiten n-leitenden Schicht einen mittleren pn-übergang bildet, mit einer zusätzlichen zweiten Steuerelektrode in oh.nschem Kontakt mit der /weiten n-leitenden Schicht, die mit der zweiten p-leitenden Schicht einen zweiten alitieren pn- Übergang bildet, und mit einer Anode in ohmschem Kontakt mit der zweiten p-leitenden Schicht, ferner mit Schaltungselementen, einschließlich zweier Verbindungsleitungen zum Anlegen einer Potentialdifferenz einer Polarität zwischen der Anode und der Kathode, um in Abhängigkeit von dem Anlegen von Steuersignalen an die erste Steuerelektrode einen von der Anode zu der Kathode gerichteten Stromdurchgang durch den Thyristor herbeizuführen, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindungsleitungen (18, 20) zu der Anode (14) und zu der Kathode (11) ein Abschaltstromkreis (24) angeschlossen ist, der dazu dient, die Wirkung der zwischen der Anode (14) und der Kathode (11) anliegenden Potentialdifferenz v/enigstens teilweise zu überwinden, und daß zwischen der ersten und der zweiten Steuerelektrode (12, 13) ein Stromkreis angeschlossen ist, der ein Steuersignal einer entsprechenden Polarität zwischen den beiden Steuerelektroden (12, 13) zuführt, durch das ein Stromdurchgang durch den mittleren pn-Übergang (16) von der zweiten n-leitenden Schicht (13) zu der ersten p-leitenden Schicht (12) herbeilührbar ist und die Ladungsträger ausräumbar sind, die ansonsten über eine längere Zeitspanne rekombinieren würden.

   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem Thyristor mit einem Halbleiterkörper aus vier Schichten abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps, mit einer Kathode in ohmschem Kontakt mit der ersten n-leitenden Schicht, die mit der ersten p-leitenden Schicht einen ersten äußeren pn-Ubergangbildet, mit einer Steuerelektrode zum Herbeiführen des Stromdurehgangs durch den Flnristor in ohmschem Kontakt mit der ersten p-leitenden Schicht, die mit der zweiten n-leitendon Schicht einen mittleren pn-Übergang bildet, mit einer zusätzlichen /.weiten Steuerelektrode in ohmschem Kontakt mit der /weiten n-leitenden Schicht, die mit der zweiten p-leitenden Schicht einen zweiten äußeren pn-übergang bildet, und mit einei Anode in ohmschem Kontakt mit der zweiten p-leitenden Schicht, ferner mit Schalungselementen, einschließlich zweier Verbindungsleitungen /um AnIenen einer Potentialdifferenz einer Polarität zwischen der Anode und der Kathode, um in Abhängigkeit von dem Anlegen von Steuersignalen an die ersten Steuerelektroden einen von der Anode /u der Kathode gerichteten Stromdurchgang durch den Thyristor herbeizuführen.

   Eine bekannte Ausführung eines Thyristors ist ein gesteuerter oder steuerbdrer Silizium-Gleichrichter (Vitrschtcht-Triode oder genauer Vierschicht-Schalt-Diode), der eine ohmsche Verbindung mit der ίο äußeren p-Schicht, so daß diese als Anode verwendei werden kann, eine zweite ohmsche Verbindung /u dei äußeren η-Schicht, so daß diese als Kathode verwendet werden kann, und eine als normale Steuerelektrodenverbindung dienende dritte ohmsche Verbindung zu der der n-Kathodenschicht benachbarten p-Schichl aufweist. Durch Anlegen einer einseitiggerichteten Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode de^ Vierschicht-Elementes, wobei die Polarität an dei Anode positiv in bezug auf die an der Kathode ist

   ao und durch Injektion eines Stromes durch die normale Steuerelektrodenleitung in die neben der Kathode befindliche p-Schicht steigt der durch das Halbleiterelement hindurchfließende Strom rasch /u dem hohen Leitfähigkeitswert des gesteuerten Lili/.ium-GIeich-

   »5 richters an. Die normale Steuerelektrode kann dann nich» mehr zur Steuerung der Leitfähigkeit verwende! werden, so daß es zum Abschalten des gesteuerten Silizium-Gleichrichters erforderlich wird, den Haupt-Strom unter den Wert für die Haltestromstärke zu verringein. Das erfolgt in vielen Fällen durch Umkehren der an die Anode und Kathode angelegten Polarität so daß tatsächlich ein entgegengesetzter Strom odei Rückstrom für eine kur/e Zeitspanne durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter fließt und die Ladungsträger von den Endübergängen neben der Anoden- und Kathodenschicht rasch ausräumt. Der eine Endübergang befindet sich zwischen der Anoden-p-Schicht und der dieser benachbarten η-Schicht, während der andere Endübergang zwischen der Kathoden-n-Schicht und der benachbarten p-Schicht dei normalen Steuerelektrode liegt. Der Ruckstrom fließl dann, wenn die Löcher und die Elektronen in der Endabschnitten des Elements /u diesen beiden Endübergängen diffundieren. Nachdem die Löcher unt

   ♦5 die Elektronen an diesen tibergangen entfernt worden sind, hört der Rückstrom im äußeren Schaltkrei' auf, und die beiden Endübergänge befinden sich in Sperrzustand. Die Erholung des gesteuerten Silizium-Gleichrichters ist jedoch nicht vollständig, di sich in der inneren η-Schicht in der Nahe des mittlerer Übergangs noch eint hohe Konzentration von Löchern befindet. Es ist allgemein üblich, diese Löchei in der inneren η-Schicht neben dem mittleren Über gang sich mit einer Geschwindigkeit rekombinierer zu lassen, die im allgemeinen unabhängig ist von der dann in der Schaltung außerhalb des gesteuerten SiIi zium-Gleichrichters vorgegebenen Bedingungen Nachdem eine ausreichende Rekombination stattge funden hat. nimmt die Konzentration der Löcher ir der Nähe des mittleren Übergangs auf einen niedriger Wert ab. und der mittlere Übergang geht wieder ii den Sperrzustand über. In diesem Zeitpunkt kann er neut eine Vorwärtsspannung zwischen Anode um Kathode des Elementes angelegt werden, ohne da durch den gesteuerten Sili/iumgleichrichter anzu schalten, vorausgesetzt natürlich, daß dabei keir Strom in die normale Steuerelektrode injiziert wird Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde