DE2201686A1

DE2201686A1 - Semiconductor switching diode

Info

Publication number: DE2201686A1
Application number: DE19722201686
Authority: DE
Inventors: Alberto Loro
Original assignee: Microsystems International Ltd
Current assignee: Microsystems International Ltd
Priority date: 1971-02-23
Filing date: 1972-01-14
Publication date: 1972-12-07

Description

Ealbleiterschaltdiode Die Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltdiode mit zwei Schaitzuständen, und zwar einem niederohmigen ersten Schaitzustand bei eingeschalteter Diode odeund einem zweiten Schaitzustand mit hohem Durchlaßwiderstand bei ausgeschalteter Diode. Der Gegenstand betrifft insbesondere eine PNPN-Vierschichtschaltdiode.Semiconductor switching diode The invention relates to a semiconductor switching diode with two switching states, namely a low-resistance first switching state switched-on diode and a second switching state with high forward resistance with the diode switched off. More particularly, the subject matter relates to a PNPN four-layer switching diode.

Die bekannteste Form eines Halbleiterschalters ist eine Vierschichthalbleiterdiode mit aneinanderstoßenden Bereichen, die aus abwechselnd angeordneten N- und P-dotierten Störstellenbereichen bestehen. Im allgemeinen gibt es zwei Arten dieser Halbleiterschalter: solche mit zwei Anschlüssen und solche mit drei Anschlüssen.The best-known form of a semiconductor switch is a four-layer semiconductor diode with abutting areas made up of alternately arranged N- and P-doped Defect areas exist. In general there are two types of these semiconductor switches: those with two ports and those with three ports.

Bei denJenigen Schaltvorrichtungen, die drei Anschlüsse aufweisen, dient der dritte Anschluß dazu, die Umschaltung vom einen zum anderen Schaltzustand herbeizuführen.For those switching devices that have three connections, the third connection is used to switch from one to the other switching state bring about.

Die Schaltdiode mit zwei Anschlüssen wird normalerweise umgeschaltet durch Verändern der anliegenden Vorspannung, wobei die Veränderung bis auf eine derartige Höhe vorgenommen wird, bei welcher der innere Widerstand des Halbleiters sich plötzlich ändert. Infolge des die Vorspannung aufrechterhaltenden Stromes ist es möglich, ein in beide Richtungen verlaufendes Signal durch den Halbleiter zu leiten.The two-terminal switching diode is normally toggled by changing the applied preload, being the change except for such a height at which the internal resistance of the semiconductor suddenly changes. As a result of the preload maintaining With the current it is possible to send a signal running in both directions through the semiconductor to direct.

Eine Anwendung für derartige Schalter besteht bei den Kreuzungspunkten einer Vielzahl von rechtwinklig zueinander angeordneten elektrischen Leitern. An den Kreuzungspunkten sind diese Leiter miteinander durch Halbleiterschalter verbunden. Die über zwei sich rechtwinklig kreuzenden Leitern anliegende Vorspannung liegt am Halbleiterschalter an. Weist diese Spannung eine kritische Schwelle auf, dann schaltet der Schalter in seinen Zustand niederen Widerstandes, so daß es möglich ist, daß ein Signal vom einen Leiter zum anderen wandern kann.One application for such switches is at the crossing points a multiplicity of electrical conductors arranged at right angles to one another. At At the crossing points, these conductors are connected to one another by semiconductor switches. The prestress applied over two conductors crossing at right angles is present on the semiconductor switch. If this tension has a critical threshold, then switches the switch to its low resistance state, making it possible is that a signal can travel from one conductor to the other.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterschalter mit zwei Anschlüssen.The present invention relates to a semiconductor switch having two Connections.

Damit derartige Halbleiterschalter bei umfangreichen Leiteranordnungen oder in einer Kaskadenanordnung verwendet werden können und damit es möglich ist, daß breitbandige Signale durch den Halbleiter hindurchgehen können, sind bestimmte Eigenschaften des Halbleiterschalters wünschenswert.Thus, such semiconductor switches with extensive conductor arrangements or can be used in a cascade arrangement, making it possible to that broadband signals can pass through the semiconductor are certain Properties of the semiconductor switch desirable.

Der Halbleiterschalter sollte zwischen seinen beiden Anschlüssen eine niedere Kapazität aufweisen, vorzugsweise weniger als 6 Pikofarad. Eine höhere Kapazität würde bei höheren Frequenzen zu einer Verminderung des Widerstandes führen, wodurch Einstreuungen in zueinander parallel verlaufenden Leitern hervorgerufen werden können. Eine hohe Kapazität führt weiterhin zu unerwünschten Änderungen des Schaltzustandes infolge der Differenzierung der Vorder- und Hinterflanken eines Signalimpulses niederer Spannung, der an den Anschlüssen des Halbleiterschalters anliegt.The semiconductor switch should have a have low capacity, preferably less than 6 picofarads. A higher capacitance would reduce the resistance at higher frequencies lead, causing interference in conductors running parallel to each other can be. A high capacity also leads to undesired changes in the Switching state as a result of the differentiation of the leading and trailing edges of a Signal pulse of low voltage that is applied to the terminals of the semiconductor switch is present.

Es ist deshalb wünschenswert, daß der Halbleiterschalter eine relativ hohe Stromhöhe aufweist, bei welcher er einschaltet,und weiterhin einen relativ kleinen Haltestrom besitzt. Die Durchlaßkennlinie sollte im Einschaltzustand möglichst linear sein. Ein erforderlicher hoher Einschaltstrom vermindert wesentlich die Gefahr, daß die Schaltdiode unerwünscht einschaltet, beispielsweise bei Rauschimpulsen.It is therefore desirable that the semiconductor switch be a relatively has a high current level at which it switches on, and still a relatively has a small holding current. The transmission characteristic should if possible when switched on be linear. A required high inrush current significantly reduces the risk of that the switching diode turns on undesirably, for example in the event of noise pulses.

Ein niederer Haltestrom vermindert die an die Stromquelle zu stellenden Erfordernisse und eine lineare Durchlaßkennlinie vermindert die sonst auftretenden Signalverzerrungen. Es sind zahlreiche Theorien über die Arbeitsweise von Halbleiterschaltern, insbesondere von Vierschichthalbleiterschaltdioden, bekannt. Nachfolgend sei verwiesen auf das Journal of Applied Physics, Band 30, Nr. 11, November 1959, Seiten 1819 bis 1824, und die US-Patente 3 337 783 und 3 372 318.A lower holding current reduces the amount to be applied to the power source Requirements and a linear transmission characteristic reduce the otherwise occurring Signal distortion. There are numerous theories about how semiconductor switches work, in particular of four-layer semiconductor switching diodes, known. Reference is made below to the Journal of Applied Physics, Volume 30, No. 11, November 1959, pages 1819 through 1824, and U.S. Patents 3,337,783 and 3,372,318.

Nachfolgend wird eine Beschreibung des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen gegeben. Es zeigen: die Fig. 1 eine graphische Darstellung der Durchlaßkennlinie eines Halbleiterschalters gemäß der Erfindung; die Fig. 2 einen Schnitt durch einen Vierschichthalbleiter bekannter Ausführungsform gemäß dem vorerwähnten Artikel und den beiden genannten US-Patenten; die Fig. 3 eine perspektivische Ansicht und einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei die Fig. 3 a, 3 b, 3 c und 3 d Draufsichten auf die Masken zeigen, mittels welcher die zweite Basis diffundiert wird; die Fig 3 e zeigt einen Querschnitt durch den Basisbereich nach einer Diffusion mittels der Masken nach Fig. 3 c und 3 d; die Fig. 4 eine Draufsicht und einen Schnitt auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei in Fig. 4 a bei der Draufsicht die Metallschicht gestrichelt dargestellt ist; die Fig. 5 und 5 a eine weitere Ausführungsform, entsprechend den Darstellungen nach Fig. 4 und 4 a; die Fig. 6 und 6 a ein viertes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung entsprechend den Fig. 4 und 4 a; die Fig. 7 und 7 a eine fünfte Ausführungsform in der Darstellung entsprechend den Fig. 4 und 4 a; die Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Darstellung entsprechend den Fig. 4 und 4 a; die Fig. 9 eine geänderte Ausführungsform entsprechend der Ausführung nach Fig. 3; die Fig. 10 eine geänderte Ausführungsform entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 5; die Fig. 11 eine siebte Austührungform der Erfindung Die Figur 1 zeigt das Diagramm des Stromspannungsverhaltens einer Vierschicht-Schaltdiode bzw. eines Schalthalbleiters mit zwei Anschlüssen. Steigt die über den Anschlüssen 2 liegende Spannung längs der Ordinate V an, dann steigt der Strom längs der Abszisse I sehr wenig an, bis die kritische Schaltspannung erreicht ist.The following is a description of the prior art and the present invention given with reference to the drawings. Show it: the Fig. 1 is a graphic representation of the forward characteristic of a semiconductor switch according to the invention; 2 shows a section through a four-layer semiconductor known embodiment according to the aforementioned article and the two mentioned US patents; Fig. 3 is a perspective view and a section through a first embodiment of the invention, FIGS. 3 a, 3 b, 3 c and 3 d plan views point to the masks by which the second base is diffused; the fig 3 e shows a cross section through the base region after diffusion by means of the masks according to FIGS. 3 c and 3 d; Fig. 4 is a plan view and a section a further embodiment of the invention, wherein in Fig. 4 a in the plan view the metal layer is shown in dashed lines; 5 and 5 a another embodiment, corresponding to the representations of FIGS. 4 and 4 a; 6 and 6 a a fourth Embodiment in a representation corresponding to FIGS. 4 and 4 a; the 7 and 7a show a fifth embodiment in the representation corresponding to FIGS. 4 and 4 a; 8 shows a preferred embodiment of the invention in the representation corresponding to FIGS. 4 and 4 a; 9 shows a modified embodiment accordingly the embodiment according to FIG. 3; Fig. 10 shows a modified embodiment accordingly the embodiment of FIG. 5; 11 shows a seventh embodiment of the invention the FIG. 1 shows the diagram of the current-voltage behavior of a four-layer switching diode or a switching semiconductor with two connections. Rises above the connections 2 along the ordinate V, then the current increases along the abscissa I very little until the critical switching voltage is reached.

Bei dieser Spannung steigt der durch den Halbleiter fließende Strom sehr rasch auf einen Wert Ian. Hierbei handelt es sich um den Schaltstrom. Dieser Punkt wird gekennzeichnet durch einen plötzlichen Abfall des Widerstandes im Halbleiter, begleitet von einem plötzlichen Abfall der über den Halbleiter meßbaren Spannung (Spannungsabfall). Wird die anliegende Spannung erhöht oder ein Signal angelegt oder beide Maßnahmen durchgeführt, dann steigt der durch den Halbleiter fließende Strom bei diesem niederen Spannungspegel plötzlich und stark an.At this voltage, the current flowing through the semiconductor increases very quickly to a value ian. This is the switching current. This Point is characterized by a sudden drop in resistance in the semiconductor, accompanied by a sudden drop in the voltage that can be measured across the semiconductor (Voltage drop). If the applied voltage is increased or a signal is applied or both measures are carried out, then the one flowing through the semiconductor increases Current suddenly and strongly at this low voltage level.

Wenn die Spannung (und der Strom) beim Halbleiter abnimmt, wird ein kritischer Minimalwert 1H erreicht, der als Haltestrom zu bezeichnen ist, unterhalb welchem der Widerstand plötzlich ansteigt und der Strom durch den Halbleiter plötzlich abfällt. Vorzugsweise ist die Größe des Haltestroms 1H geringer als diejenige des Schaltstromes Ies damit die Beanspruchung der Stromquelle gering gehalten werden kann, jedoch ist diese Maßnahme nicht absolut erforderlich.When the voltage (and current) decreases in the semiconductor, a critical minimum value 1H reached, which is to be referred to as the holding current, below which the resistance rises suddenly and the current through the semiconductor suddenly falls off. The size of the holding current 1H is preferably smaller than that of the Switching current Ies so that the stress on the power source can be kept low can, but this measure is not absolutely necessary.

Das Verhalten einer Vierschicht-Schaltdiode ist am besten verständlich bei Betrachtung dieser Diode als NPN- und PNP-Transistor, die hintereinander geschaltet sind und in der Mitte zwei gemeinsame, gleiche Schichten aufweisen. Der Kollektor des einen Transistors ist somit die Basis des anderen Transistors und umgekehrt. Hieraus folgt, daß der Kollektorstrom des einen Halbleiters die Basis des anderen Halbleiters ansteuert bzw. speist und umgekehrt. Dies ist ein Merkmal für die Art der Schaltfunktion des Halbleiters.The behavior of a four-layer switching diode is best understood when considering this diode as an NPN and PNP transistor connected in series are and in the middle two common, equal layers exhibit. The collector of one transistor is thus the base of the other transistor and vice versa. It follows that the collector current of one semiconductor is the base of the other semiconductor drives or feeds and vice versa. This is a feature for the type of switching function of the semiconductor.

Bei einer Spannung in Durchlaßrichtung im wesentlichen unterhalb der Iurchbruchsspannung der mittleren Übergangszone ist der durch den Halbleiter fließende Strom im wesentlichen gleich dem Leckstrom dieser Übergangs zone. Der Halbleiter ist normalerweise so ausgelegt, daß die Summe der Stromverstärkungen bei Basisschaltungen der beiden Transistoren bei niederen Stromwerten weniger als 1 ist. Unter dieser Bedingung ergibt sich beim Halbleiter keine Stromverstärkung. Falls jedoch die Stromverstärkung eines oder beider Transistoren so anwachsen sollte, so daß die Summe der Stromverstärkungen gleich oder größer als 1 ist, dann tritt eine positive Rückkopplung auf, da jeder Halbleiter eine ausreichend hohe Basisansteuerung für den anderen Halbleiter erzeugt, so daß der Gesamtstrom und damit der durch die Diode fließende Strom sehr rasch anwächst und lediglich begrenzt ist durch die übrigen Bauteile des Schaltkreises.At a voltage in the forward direction substantially below the The breakdown voltage of the central transition zone is that flowing through the semiconductor Current essentially equal to the leakage current of this transition zone. The semiconductor is normally designed so that the sum of the current gains in basic circuits of the two transistors is less than 1 at low current values. Under this Condition does not result in a current gain in the semiconductor. If, however, the current gain one or both transistors should grow so that the sum of the current gains is equal to or greater than 1, then positive feedback occurs because everyone Semiconductor generates a sufficiently high base control for the other semiconductor, so that the total current and thus the current flowing through the diode very quickly increases and is only limited by the other components of the circuit.

In den meisten vierschichtigen Schaltdioden unterscheiden sich die Stromverstärkungen der beiden Transistoren wesentlich infolge der Unterschiede der Basisgrbßen infolge des Aufbaus und der Unterschiede beim Emissionswirkungsgrad. Der Schaltbetrieb eines derartigen ebleiters wird im wesentlichen erreicht durch Beeinflußsen der Verstärkung des Transistors mit höheren Veretärkung.In most of the four-layer switching diodes they differ Current gains of the two transistors essentially due to the differences in the Base quantities due to construction and differences in emission efficiency. The switching operation of such a conductor is essentially achieved by Influence the gain of the transistor with higher gain.

Hierbei werden im wesentlichen zwei verschiedene Verfahren verwendet. Durch Verwendung eines dritten Anschlosses, beispielsweise einer äußeren Verbindung mit der Basis des höherverstärkenden Transistors, wird die Vorspannung in Durchschaltrichtung am zugehörigen Emitter gesteuert und somit die Höhe des Emissionsstromes verändert. Da bei niederem Strom die Verstärkung normalerweise eine weithin direkt abhängige Funktion der Größe des Stromes ist, ist es somit möglich, den Strom einen stellen, bei dem die Gesamtverstärkung den Wert 1 übersteigt und der Halbleiter somit durchschaltet.Essentially two different methods are used here. By using a third connection, for example an external connection with the base of the higher-gain transistor, the bias is in the switching direction controlled at the associated emitter and thus changed the level of the emission current. Since with a low current the gain is usually directly dependent to a large extent Function of the magnitude of the current, it is thus possible to set the current one, in which the total gain exceeds the value 1 and the semiconductor thus switches through.

Ist kein äußerer dritter Anschluß vorhanden, dann kann der Halbleiter durchgeschaltet werden durch Erhöhung der Spannung in Durchschaltrichtung, bis ein Strom fließt, bei welchem die notwendigen Verstärkungsbedingungen erreicht sind. Das Anwachsen dieses Stromes wird bewirkt entweder durch den bei höheren Spannungen ansteigenden Leckstrom oder durch Einsetzen des Durchbruchverhaltens der in Sperrichtung betriebenen Übergangszone. Es ist hierbei sehr schwierig, einen Halbleiter zu fertigen, der auf diese Weise arbeitet und bei welchem der Strom, bei welchem ein Durchschalten auftritt, oder bei welchem die Spannung, bei welcher dieser Strom erreicht wird, genau einstellbar ist.If there is no external third connection, then the semiconductor can are switched through by increasing the voltage in the switching direction until on Current flows at which the necessary amplification conditions are reached. The increase in this current is either caused by the higher voltages increasing leakage current or through the onset of the breakdown behavior of the reverse direction operated transition zone. It is very difficult to manufacture a semiconductor who works in this way and at which the current, at which a through-connection occurs, or at which the voltage at which this current is reached, is precisely adjustable.

Bei der Vierschicht-Schaltdiode gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile vermieden.In the four-layer switching diode according to the present invention avoided these disadvantages.

Bei dem Haltleiter gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Emitter-Basisübergang kurzgeschlossen durch Verwendung einer gemeinsamen Elektrodenverbindung swischen dem Emitter und der Basis eines der Transistoren.In the case of the semiconductor according to the present invention, an emitter-base junction is used short-circuited by using a common electrode connection the emitter and the base of one of the transistors.

Bei geringen Strömen kann die Basis als an einem gleichförmigen, d.h. gleichen, Potential liegend angesehen werden, wobei die gesamte Emitterübergangszone als an Null liegend angesehen werden kann und keine Elektronen injiziert. Wenn jedoch der Strom ansteigt, wird der Querstrom durch die Basis einen Spannungsabfall infolge des Innenwiderstandes bewirken, welcher mit wachsendem Abstand vom Basis teil der (gemeinsamen) Elektrode anwächst. Das Vorzeichen, d.h. die Richtung, dieses Spannungsabfalles ist derart, daß derjenige Teil des Emitters, der von der Elektrode am weitesten entfernt ist, in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Wenn der Basisquerstrom ausreichend groß ist, um irgendeinen Teil des Emitters auf einen Wert in Durchlaßrichtung vorzuspannen, bei welchem die Gesamtverstärkung von 1 erreicht ist, dann schaltet der Halbleiter durch. Die Stromverteilung im Halbleiter in diesem eingeschalteten Schaltzustand ist derart, daß die Emitterspannung in Durchlaßrichtung am kurzgeschalteten Emitter an jedem Punkt aufrechterhalten bleibt, außer einem kleinen Bereich nahe dem Kurzschlußkontakt. Auf diese Weise übt der Hauptteil des Emitters seine aktive Emitterwirkung aus.At low currents, the base can be considered to be at a uniform, i.e. the same potential, with the entire emitter junction zone can be considered to be at zero and does not inject electrons. But when As the current increases, the cross current through the base becomes a voltage drop as a result of the internal resistance, which part of the with increasing distance from the base (common) electrode grows. The sign, i.e. the direction, of this voltage drop is such that that part of the emitter that is furthest from the electrode is removed, is forward biased. If the base cross current is sufficient is large to forward bias any part of the emitter to a value, at which the total gain of 1 is reached, the semiconductor switches by. The current distribution in the semiconductor in this switched-on switching state is such that the emitter voltage in the forward direction at the short-circuited emitter is maintained at every point except for a small area near the shorting contact. In this way the main part of the emitter exerts its active emitter effect.

Bei diesem eingeschalteten Schaltzustand erhält jeder Transistor einen weit höheren Basis strom als erforderlich ist, um den Gesamtstrom und damit eine Arbeitsweise zu erhalten, die üblicherweise ~Sättigung" genannt wird. Bei dieser Sättigung sind beide Emitterübergangszonen in Durchlaßrichtung vorgespannt. Da alle drei Übergangs zonen im Sinne eines Einschaltens vorgespannt sind und da die Spannungsabfälle der beiden Emitterilbergangszonen entgegengerichtet und näherungsweise von der gleichen Größe sind, haben sie die Neigung, sich aufzuheben.In this switched-on switching state, each transistor receives one Far higher base current than is required to generate the total current and thus a To obtain a mode of operation that is commonly called "saturation". In this one Saturation, both emitter junction zones are forward biased. Since all three transition zones biased in the sense of a switch-on are and since the voltage drops of the two emitter silver transition zones are opposite and are approximately the same size, they tend to cancel each other out.

Der Gesamtspannungsabfall ist somit vergleichbar mit einem einzelnen, in Durchlaßrichtung vorgespannten Übergang plus irgendwelchen Serienwiderständen im Halbleitermaterial und den Kontakten. Da der Spannungsabfall über den Halbleiter im eingeschalteten Schaltzustand wesentlich geringer als im ausgeschalteten Schaltzustand ist, ist es wesentlich, daß der Strom durch äußere Schaltmittel begrenzt wird, um eine Zerstörung des Halbleiters zu vermeiden.The total voltage drop is thus comparable to a single, forward biased junction plus any series resistances in the semiconductor material and the contacts. Because the voltage drop across the semiconductor when switched on is significantly lower than when switched off it is essential that the current is limited by external switching means in order to to avoid destruction of the semiconductor.

Der Halbleiter bleibt so lange im eingeschalteten Zustand, wie der Strom fließt, bei welchem ein Querstrom in der Basis einen ausreichend hohen Spannungsabfall über diesen Widerstand erzeugt, so daß einige Teile des Emitters im Einschaltzustand sich befinden. Hieraus folgt, daß wenn der Strom abnimmt, ein immer kleiner werdender Bereich des Emittere im Einschaltzustand sich befindet, bis letztlich lediglich ein kleiner, vom Basiskontakt entfernter Teil eine Emitterwirkung aufweist. Irgendwelche Verminderungen des Stromes unterhalb dieses Werts bewirken, daß der Halbleiter in seinen Ausschaltzustand umkehrt, also einen hohen Widerstand aufweist, wobei dieser Minimalstrom als Haltestrom IH bezeichnet wird.The semiconductor remains switched on as long as the Current flows in which a cross-current in the base has a sufficiently high voltage drop generated across this resistor, so that some parts of the emitter are in the on-state to find oneself. It follows that as the current decreases, it becomes smaller and smaller The area of the emitter is in the switched-on state until ultimately only a small part remote from the base contact has an emitter effect. Any Reductions in the current below this value cause the semiconductor in reverses its switched-off state, ie has a high resistance, this Minimum current is referred to as holding current IH.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch eine Vierschicht-Schaltdiodefigezeigt, die zum erstenmal von Aldrich und Holonyak beschrieben wurde. Diese Diode weist vier Bereiche P1, N1, P2, N2 auf, die an den Übergangszonen JE1 Jct JE2 miteinander verbunden sind. Die Emitter-und Basisbereiche N2 und P2 sind kurzgeschlossen durch die Metallschicht 1. Jeder der äußeren Anschlüsse 2 ist verbunden mit der entsprechenden Metallschicht 1 und 3, wobei die Metallschicht 3 den Ohmschen Kontakt zum Bereich P1 herstellt.In Fig. 2 a cross section through a four-layer switching diode is shown, which was first described by Aldrich and Holonyak. This diode points four areas P1, N1, P2, N2, which are located at the transition zones JE1 Jct JE2 are interconnected. The emitter and base regions are N2 and P2 short-circuited by the metal layer 1. Each of the external terminals 2 is connected with the corresponding metal layer 1 and 3, the metal layer 3 being the ohmic Establishes contact with area P1.

Eine an den Anschlüssen 2 anliegende äußere Spannung mit entgegengesetzter Polarität als wie sie in Figur 2 gezeigt ist, bewirkt in Sperrichtung vorgespannte Übergangazonen J und JE2. Da die Übergangszone JEl kursi geschlossen ist, weist die Halbleiteranordnung einen hohen Widerstand auf infolge der in Sperrichtung betriebenen Übergangszone JE2. Lediglich ein kleiner Strom fließt infolge des Leckstromes durch die Übergangszone T Bei einer ausreichend hohen Spannung findet ein Lawinendurchbruch in dieser Übergangszone statt.An external voltage applied to the connections 2 with an opposite voltage Polarity as shown in Figure 2 causes reverse bias Transition zones J and JE2. Since the transition zone JEl course is closed, points the semiconductor device has a high resistance as a result of being operated in the reverse direction Transition zone JE2. Only a small current flows through as a result of the leakage current the transition zone T At a sufficiently high voltage, an avalanche breakdown occurs takes place in this transition zone.

Bei einer äußeren Spannung mit einer Polarität, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, ist die Übergangszone JE2 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Die Übergangszone JEl ist kurzgeschlossen durch die Metallschicht 1. Die Übergangszone Jc ist in Sperrichtung betrieben. Folglich fließt über diese Übergangszone Jc ein kleiner Leckstrom von der Metallschicht 1 durch den Bereich P2 über die Ubergangszone Jc und durch die in Durchlaßrichtung vorgespannte Übergangszone JE2 zur Metallschicht 3 und damit zum positiven Anschluß der Diode. Dieser Lecketrom weist den geringen Wert auf, der in Figur 1 unterhalb des Schaltstromes IB auftritt.In the case of an external voltage with a polarity as shown in FIG as shown, the transition zone JE2 is forward biased. The transition zone JEl is short-circuited by the metal layer 1. The transition zone Jc is in the reverse direction operated. As a result, a small leakage current flows through this junction region Jc of the metal layer 1 through the region P2 through the transition zone Jc and through the transition zone JE2 to the metal layer 3 and thus biased in the forward direction to the positive connection of the diode. This leakage flow has the low value which occurs in Figure 1 below the switching current IB.

Wenn der Strom größer wird, dann bewirkt der in der Basiszone P2 fließende Querstrom, daß der Emitter N2 an einer Stelle in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, die vom Basiskontakt entfernt ist, und die Emission beginnt.When the current increases, that flowing in the base zone causes P2 Cross current that the emitter N2 is forward-biased at one point, which is removed from the base contact and the emission begins.

Hierdurch wird die Halbleiteranordnung in ihren leitenden Zustand gebracht. Wird der Strom weiter erhöht, beginnt ein immer größer werdender Emitterbereich zu emittieren.This puts the semiconductor device in its conductive state brought. If the current is increased further, an increasingly larger emitter area begins to emit.

Bei den von Aldrich und Holonyak beschriebenen Mesahaltleiteranordnungen wird der Schaltstrom I8, bei welchem der Halbleiter einschaltet, eingestellt durch Einstellen des Anteils von der gesamten Basisübergangezone, der unter dem Emitter liegt, zu demjenigen Anteil, der außerhalb des Emitterbereichs sich befindet. Dies ist leicht zu verstehen, wenn der einfache Fall einer gleichmäßigen Stromverteilung über die in Sperrichtung betriebene Übergangszone betrachtet wird (die nahezu exakt vorhanden ist bei genau gefertigten Halbleitern).In the mesa conductor arrangements described by Aldrich and Holonyak the switching current I8 at which the semiconductor switches on is set by Setting the proportion of the total base transition zone that is under the emitter is to that portion that is located outside of the emitter area. this is easy to understand if the simple case of even power distribution is viewed over the transition zone operated in the reverse direction (which is almost exactly is present in precisely manufactured semiconductors).

Der Teil des Stromes, der die in Sperrichtung betriebene Übergangszone beeinflußt und der unter dem Emitter fließt, trägt dazu bei, daß der Emitter im Sinne eines Einschaltens vorgespannt wird, während der Teil des Stromes, der nicht unter dem Emitter zur Übergangszone fließt, nicht zum Vorspannen des Emitters beiträgt. Da der Emitter in den Einschaltzustand schaltet, wenn ein bestimmter Strom seitlich unter dem Emitter fließt, dann steigt der Gesamtstrom T mit der Größe des Übergangsbereiches an, in welchem kein zur Vorspannung beitragender Strom fließt.That part of the current that traverses the reverse-biased transition zone affects and that flows under the emitter, contributes to the fact that the emitter is im Meaning a switch-on is biased while the part of the current that is not flows under the emitter to the transition zone, does not contribute to the biasing of the emitter. Because the emitter switches to the on state when a certain current is sideways flows under the emitter, then the total current T increases with the size of the transition area in which no current that contributes to the bias is flowing.

Bei diesen Halbleiteranordnungen hängt der Wert des Haltestromes IH ab vom Wert des seitlichen Auebreitungswiderstandes unter dem Emitter zwischen dem kurzgeschlossenen Teil der Emitterubergangszone und dem am weitesten entfernten Teil der Ubergangszone und hängt somit im wesentlichen ab von der Größe des Emitters. Da dieser gleiche Widerstand derjenige ist, der den Spannungsabfall erzeugt, der notwendig ist, um die Halbleiteranordnung einzuschalten, ist es offensichtlich, daß I8 und IH nur schwierig voneinander unabhängig eingestellt werden können.In these semiconductor arrangements, the value of the holding current IH depends from the value of the lateral spreading resistance under the Emitter between the short-circuited part of the emitter junction zone and the am most distant part of the transition zone and thus depends essentially on the size of the emitter. Since this same resistance is the one that causes the voltage drop generated, which is necessary to turn on the semiconductor device, it is obvious that I8 and IH are difficult to set independently of each other.

Weiterhin sollen bei Mesaübergangszonen die Durchbruchspannungen in der Ebene und an den Kanten der Emitterübergangszone, wo sich diese Ebene mit der Halbleiteroberfläche schneidet, näherungsweise gleich sein. Verschiedenheiten der Oberflächenbeschaffenheit und kleinere Defekte im Aufbau innerhalb des Halbleitermaterials bewirken jedoch, daß Teile der Übergangszone etwas unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die unvorhersehbarer sind und häufig sich mit der Zeit verändern.Furthermore, in the case of mesa transition zones, the breakdown voltages in the plane and at the edges of the emitter junction where this plane meets the Semiconductor surface intersects, be approximately the same. Differences of Surface quality and minor defects in the structure within the semiconductor material however, cause parts of the transition zone to have somewhat different properties that are more unpredictable and often change over time.

In gleicher Weise ist die Verteilung der Leckstromdichte über die gesamte Emitterübergangszone, insbesondere an der Oberfläche, unvorhersehbar und veränderbar.The distribution of the leakage current density over the entire emitter junction zone, especially on the surface, unpredictable and changeable.

Folglich ist die Verteilung des Sperrstromee der in Sperrichtung vorgespannten Übergangszone bei jeder der beiden vorgenannten Betriebsarten gleich unvorhersehbar und schwierig einzustellen, so daß der Wert Io schwierig unter Kontrolle zu halten ist.Consequently, the distribution of the reverse current is that of the reverse biased Transition zone equally unpredictable in each of the two aforementioned operating modes and difficult to adjust, making Io difficult to control is.

Der Vorteil der Halbleiteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Stromleitpfade durch die Basis beim Herstellen der Halbleiteranordnung entsprechend gewählt werden können, so daß sowohl der Schaltstrom IB als auch der Haltestrom IH unabhängig voneinander wählbar, also bestimmbar, sind.The advantage of the semiconductor device according to the present invention is that the Stromleitpfade through the base in manufacturing the semiconductor arrangement can be selected accordingly, so that both the switching current IB and the holding current IH can be selected, ie determined, independently of one another.

Es wurde gefunden, daß sich durch die Verwendung der Planartechnik bei einer Vierschicht-Schaltdiode zahlreiche Vorteile ergeben. Hierbei handelt es sich um einen Aufbau, der eine bestimmte oder alle Ubergangszonen an einer Fläche des Bauteils enden läßt, gemäß der Technologie, wie sie im US&Patent 3 260 902 beschrieben ist.It has been found that through the use of the planar technique result in numerous advantages in a four-layer switching diode. This is what it is is a structure that has a certain or all of the transition zones on a surface of the component, according to the technology disclosed in US & Patent 3,260,902 is described.

Diese Ubergangszonen können hergestellt werden für sehr geringe Leckströme bei einer Vorspannung in Sperrrichtung, sehr nahe der Durchbruchspannung. Da die in Sperrichtung betriebenen Übergangs zonen im wesentlichen gekrümmt sind, wo sie sich der Oberfläche des Bauteils nähern, ist die Durchbruchspannung an der Kante der Übergangszone im Bereich der gekrummten Teile im wesentlichen unterhalb derjenigen in den ebenen Teilen der Übergangszonen. Hieraus resultiert, daß wesentliche lawinenartige Durchbruchströme fließen können, ohne daß der ebene Teil der in Sperrichtung vorgespannten Ubergangszone in diesen Lawinendurchschlag einbezogen ist.These transition zones can be produced for very low leakage currents with reverse bias, very close to the breakdown voltage. Since the reversed transition zones are essentially curved where they are approaching the surface of the component is the breakdown voltage at the edge the transition zone in the region of the curved parts essentially below that in the flat parts of the transition zones. The result is that substantial avalanche-like Breakdown currents can flow without the flat part of the reverse biased Transition zone is included in this avalanche breakdown.

Es wurde gefunden, daß ein symmetrischer Aufbau der Vierschicht-Schaltdiode unter Verwendung der im vorgenannten US-Patent beschriebenen Technologie zu einem Schalter führt, in welchem IB erreicht wird durch einen Lawinendurchbruch an der Kante der Übergangszone mit einer solchen Höhe, daß im Vergleich hierzu der Sperrstrom der Übergangszone vernachlässigbar klein ist. Der Stromweg des Stromes I8 ist klar definiert durch die Strecke durch die Basis zwischem dem Basiskontakt und dem äußeren Rand der Übergangszone. Der Widerstand dieses Stromweges kann eingestellt werden durch enge, schmale Durchlässe in einem oder mehreren kreisförmigen, diffundierten Emittern, welche den Basiskontakt symmetrisch umgeben. Dies führt zu weit besseren Resultaten als die zuvor beschriebene Halbleiteranordnung nach Aldrich im Hinblick auf die Konstanz und Einstellbarkeit von I8 und IH. Da I8 und 1H im wesentlichen vom zentralen Basiskontakt zur äußeren Kante des Emitters den gleichen Weg nehmen, sind sie jedoch voneinander abhängig, wobei dieses Problem, wie später ausgeführt, auch lösbar ist.It has been found that a symmetrical structure of the four-layer switching diode using the technology described in the aforementioned US patent into one Switch leads in which IB is reached by an avalanche breakdown at the Edge of the transition zone with such a height that, in comparison, the reverse current the transition zone is negligibly small is. The current path of the Current I8 is clearly defined by the distance through the base between the base contact and the outer edge of the transition zone. The resistance of this current path can be adjusted are through narrow, narrow passages in one or more circular, diffused Emitters that symmetrically surround the base contact. This leads to far better ones Results than the previously described Aldrich semiconductor device in view on the constancy and adjustability of I8 and IH. Because I8 and 1H essentially take the same path from the central base contact to the outer edge of the emitter, however, they are interdependent, and this problem, as explained later, is also solvable.

Ein weiteres Problem bei einem symmetrischen Aufbau der Halbleiteranordnung besteht darin, daß die Halbleiteranordnung die Neigung besitzt, daß beim Einschalten zuerst nur kleine Bereiche der Halbleiteranordnung einschalten und erst später ein volles Einschalten erfolgt, was dazu führt, daß die Durchlaßcharakteristik des Stromes in Durchlaßrichtung nicht kontinuierlich ist. Die Höhe, bei welcher eine derartige Diskontinuität auftritt, ist eine Funktion der ringförmigen Emittergeometrie und des Basisflächenwiderstandes. Es ist daher sehr schwierig, eine Halbleiteranordnung zu schaffen, bei welcher der Arbeitsstrombereich einmal frei von Diskontinuitäten ist und die zum anderen akzeptable Werte von I8 und IH aufweist.Another problem with a symmetrical structure of the semiconductor arrangement is that the semiconductor device has a tendency that when turned on first switch on only small areas of the semiconductor arrangement and only switch on later full switching takes place, which leads to the fact that the forward characteristic of the current is not continuous in the forward direction. The height at which such Discontinuity occurs is a function of the annular emitter geometry and of the base sheet resistance. It is therefore very difficult to make a semiconductor device to create in which the working current range is once free of discontinuities and which, on the other hand, has acceptable values of I8 and IH.

Bei der Halbleiteranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Ort am Emitter, bei welchem die Emission in die Basis beginnt aufzutreten, einstellbar, d.h. vorherbestimmbar. Dieser Bereich breitet sich unter physikalisch kontrollierten Bedingungen in andere Teile des Emitters aus bei einem höheren Strom als demjenigen, bei welchem eine engbegrenzte Emission stattfindet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Ausbreitung der Emitteremission über den gesamten Emitter bei einem höheren Strom. Auf diese Weise treten im wesentlichen keine Diskontinuitäten bei der Übergangscharakteristik im Einschaltzustand auf.In the semiconductor device according to the present invention is the place at the emitter at which the emission into the base begins to occur, adjustable, i.e. predeterminable. This area spreads under physically controlled conditions in other parts of the emitter from at a higher current than the one at which a narrowly limited issue takes place. this leads to a uniform spread of the emitter emission over the entire emitter a higher current. In this way there are essentially no discontinuities in the transition characteristic in the switched-on state.

Um den I8- vom IH-Wert unabhängig zu machen, ist ein getrennter Stromweg mit einem einzigen Widerstand für den Schaltstrom I8 vorgesehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird deswegen ein ringförmiger, asymmetrischer Emitter verwendet, um den Stromweg durch die Basis zu definieren. Bei anderen Ausführungsformen wird ein Leitungsweg durch einen engen Spalt im Emitter gebildet. Bei beiden Ausführungsbeispielen ergibt sich, daß die Widerstände der Leitungswege für den Schaltstrom und für den Haltestrom I unterschiedlich sind.In order to make the I8 value independent of the IH value, there is a separate current path provided with a single resistor for the switching current I8. According to one embodiment Therefore, a ring-shaped, asymmetrical emitter is used to create the current path by defining the base. In other embodiments, a conduction path formed by a narrow gap in the emitter. In both embodiments results that the resistances of the conduction paths for the switching current and for the holding current I are different.

Die Bestimmung der Richtung des Stromweges zu der in Sperrichtung betriebenen Basisübergangszone gemäß einer Form der Erfindung wird bewirkt durch einen Bereich geringerer Durchbruchspannung an der Stelle des gewünschten Lawinendurchbruchs im Vergleich zu den anderen Stellen der Übergangszone.Determining the direction of the current path to the reverse direction operated base transition zone according to one form of the invention is effected by a region of lower breakdown voltage at the location of the desired avalanche breakdown compared to the other places in the transition zone.

Bei einem anderen Ausfiilmmgsbeispiel wird ein kreisförmiger, stark leitender Ring verwendet, der über dem Basisbereich angeordnet ist und den Emitter umgibt, der einen Ring gleichen Potentials darstellt. Bei einem homogenen Basisflächenwiderstand ist der Widerstand des Weges des Schaltstromes umso geringer, Je näher der Basiskontakt innerhalb der Emitterausnehmung sich am Ring befindet. Hierbei bedient man sich des bevorzugten Weges des Schaltstromes längs des kürzesten Wegs, Da die Abmessungen und Anordnungen aller Teile der Halbleiteranordnung vorbestimmbar und festlegbar sind, kann eine sehr genaue Einstellung des Schaltstromes und dessen Ausbreitung während des Einschaltzustandes erreicht werden.In another embodiment, one becomes circular, strong conductive ring used above the Base area arranged and surrounds the emitter, which is a ring of equal potential. At a homogeneous base sheet resistance is the resistance of the path of the switching current The closer the base contact within the emitter recess to the Ring is located. The preferred route of the switching current is used here along the shortest path, since the dimensions and arrangements of all parts of the semiconductor device can be predetermined and fixed, a very precise setting of the switching current and its propagation can be achieved during the switched-on state.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird Gebrauch gemacht von einer Metallisierung, jedoch nicht von einer Kontaktierung der Übergangszone zwischen der ersten und zweiten Basis, ausgenommen an der Stelle, wo der Strom vorzugsweise fließen soll. Der Ausschnitt bei der Metallisierung bewirkt, daß darunter kein Lawinendurchbruch der Übergangszone stattfindet, was zu einem bevorzugten Stromleitweg durch die Basis zu deren Peripherie führt.In a further embodiment, use is made of one Metallization, but not from a contact between the transition zone the first and second bases, except where the current is preferred should flow. The cutout in the metallization ensures that there is no avalanche breakdown underneath the transition zone takes place, resulting in a preferred current conduction path through the base leads to their periphery.

Es ist zu vermerken, daß bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Anfangsstrom längs eines definierten Stromwegs geringen Widerstandes in der Basis fließt. Da ein ~größerer Schaltetrom notwendig ist, der über den Stromweg geringen Widerstandes fließt, um die kritische Emittervorspannung zu erhalten, die erforderlich ist, damit die Emission einsetzt, ist demgemäß dieser größere Schaltstrotn erforderlich, um die Halbleiteranordnu# za veranlasnen, in den Einschaltzustand zu schalten. Der größere Schaltstrom war zuvor als wünschenswert bezeichnet worden, um die Zündunempfindlichkeit zu erhöhen.It should be noted that in the embodiments described above the initial current along a defined current path with low resistance in the Base flows. Since a larger switching circuit is necessary, the one over the current path low resistance flows to maintain the critical emitter bias that is necessary for the emission to start, this is accordingly greater switching current required to cause the semiconductor device to switch on to switch. The larger switching current had previously been described as desirable, to increase the ignition insensitivity.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 3 bei einer Draufsicht und einem Schnitt durch eine PNP-Schaltdiode gezeigt, wobei der Schnitt durch das Innere der Diode führt. Der Halbleiter besteht aus einem ersten Emitter 4 mit einer P-Leitfähigkeit, in welche eingebettet ist eine Basis 5 mit einer N-Leitfähigkeit. In diese Basisschicht 5 ist eingebettet eine zweite Basis 6 mit einer P-Leitfähigkeit, in welche wiederum ein zweiter Emitter 7 einer N-Leitfähigkeit eingebettet ist.An exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 3 in a plan view and a section through a PNP switching diode, the section through the Inside the diode leads. The semiconductor consists of a first emitter 4 with a P-conductivity, in which a base 5 is embedded with an N-conductivity. A second base 6 with a P conductivity is embedded in this base layer 5, in which in turn a second emitter 7 of an N conductivity is embedded.

Vorzugsweise besteht der erste Emitter 4 aus einem P-dotierten Siliziumsubstrat, während die erste Basis 5 aus einer N-dotierten Epitaxialschicht besteht, in welche die zweite Basis 6 und der zweite Emitter 7 diffundiert sind.The first emitter 4 preferably consists of a P-doped silicon substrate, while the first base 5 consists of an N-doped epitaxial layer, in which the second base 6 and the second emitter 7 are diffused.

Die Basis 5 ist diffundiert in den Emitter 4 von einer Oberfläche des Halbleiters aus. Ein ringförmiger Isolationering 80 von hoch dotiertem P-Material ist tief durch die Epitaxialschicht eindiffundiert und steht in Kontakt von der Oberfläche mit dem ersten Emittersubstrat 4.The base 5 is diffused into the emitter 4 from a surface of the semiconductor. An annular isolation ring 80 made of highly doped P-material is deeply diffused through the epitaxial layer and is in contact with the Surface with the first emitter substrate 4.

Es ist zu bemerken, daß die Basisübergangszone gemäß der Erfindung, die der Übergangszone 1c in Figur 2 entspricht, in Sperrichtung in den Zustand hohen Wideratandes vorgespannt ist, wenn eine äußere, in Durchlartebtung wirkend* Vorspannung anliegt. ranst Aer Schaltstrom fließen kaun, arbeitet die Basisübergangszone zuerst mit einem Lawinendurchbruch. Der gezeigte Aufbau bewirkt eine lawinenartige Durchleitung des Stromes durch die Basisübergangszone an einem bestimmteS, undefinierten Durchbruchapunkt oder Bereich 12.It should be noted that the base transition zone according to the invention, which corresponds to the transition zone 1c in Figure 2, in the reverse direction in the high state Wideratandes is pretensioned when an external, in-the-air * pretensioning effect is present. ranst Aer switching current can flow, the base transition zone works first with an avalanche breakout. The structure shown causes an avalanche-like passage of the current through the base transition zone at a certain S, undefined breakthrough point or area 12.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, daß die zweite Basis 6 zwei verschiedene Störstellengradienten an seiner Peripherie aufweist. Der Teil der Peripherie, durch welchen der Lawinenstron: beim Einsetzen des Durchbruchs fließt, sollte einen höheren Gradienten haben als der übrige Teil der Peripherie der Basiszone.In this embodiment, it is preferable that the second Base 6 has two different impurity gradients on its periphery. Of the Part of the periphery through which the avalanche storm flows: when the breakthrough begins flows should have a higher gradient than the rest of the periphery the base zone.

Da ein höherer Gradient in einem höheren elektrischen Feld resultiert und daher eine Multiplikation des Stromes und einen Lawinendurchbruch bei geringerer Vorspannung bewirkt, wird der Strom beim höheren Graw dienten fließen, was elektrisch zu einer scharfen Kante an der Basis 6 führt.Because a higher gradient results in a higher electric field and therefore a multiplication of the current and an avalanche breakdown with less Bias causes the current to flow at higher graw, which is electrical leads to a sharp edge on the base 6.

Dieser Aufbau kann erreicht werden durch Herstellen der zweiten Basis 6 in zwei Stufen. Die erste Stufe besteht darin, durch eine Maske, wie sie in Figur 3 a gezeigt ist, die Basisverunreinigungen einzudiffundieren, wobei die freigelassenen Stellen in Figur 3 a den Ausschnitt der Maske darstellen. De#emä6 wird ein C förmiger Bereich der Baeis dotiert mit P-Verunreinigungen, wie Gallium, Aluminium, Bor oder Indium. Nachdem dieses Dotieren durchgeführt ist, wird ein zweiter oberflächiger Dotierschritt durchgeführt mit einem ähnlichen oder gleichen Verunreinigungsmaterial über eine Maske, wie sie in Figur 3 b gezeigt ist. Hierdurch wird die Störstellenkonzentration, d.h. der Störstellengradient des bereits dotierten C-förmigen Bereichs erhöht. Es ist bekannt, daß durch das zweite Diffundieren der C-förmige Bereich tiefer in die erste Basis 5 eindringt.This structure can be achieved by making the second base 6 in two stages. The first stage is through a mask as shown in figure 3 a is shown to diffuse in the basic impurities, the released Places in Figure 3 a represent the section of the mask. The # emä6 becomes a C-shaped Area of the base doped with P-type impurities, such as gallium, aluminum, or boron Indium. After this doping is carried out, a second one becomes more superficial Doping step carried out with a similar or the same impurity material via a mask as shown in Figure 3b. This increases the impurity concentration i.e. the impurity gradient of the already doped C-shaped area elevated. It is known that the second diffusion causes the C-shaped region penetrates deeper into the first base 5.

Dies führt zu einem kleineren Krummungsradius des Randes der Basis 6 und zu einem steileren dotierten Profil an der Stelle des Spaltes des C-förmigen Bereichs längs des äußeren Randes der Basiszone. Dies ist die Stelle 12, wo der Lawinendurchbruch beginnt. (Der äußere Rand beider Masken nach Figur 3 a und Figur 3 b ist etwa gleich groß.) Alternativ hierzu kann ein erstes P-Diffundieren stattfinden durch eine Maske, wie sie in Figur 3 c gezeigt ist. Hierdurch ergibt sich eine scheibenförmige diffundierte Basissone. Eine zweite P-Diffundierung wird sodann durchgeführt mit einer kleineren Maske, wie sie in Figur 3 d gezeigt ist, wobei diese Diffusion eine geringere Tiefe aufweist was zu einem Querschnitt der Basis 6 führt, wie in Figur 3 e gezeigt. Je flacher die Ubergangszonendiffusion ist, umso kleiner ist der Krümmungsradius an der Kante und umso größer ist damit das elektrische Feld, das eine Lokalisierung des anfänglichen Lawinendurchbruches bewirkt. (Wie Figur 3 d zeigt, steht der äußere Rand der Maske über denjenigen der Maske nach Figur 3 c über.) Ein zweiter N-dotierter Emitter 7 wird dann diffundiert in die zweite Basis 6 unter Verwendung bekannter Unreinheiten eines N-Leitfähigkeitstyps, wie beispielsweise Antimon, Arsen oder Phosphor. Der Emitter ist in seiner Form unsymmetrisch ringförmig mit einer Offnung bzw. einem Loch nahe seiner Umfangskante. Die kürzeste Strecke, welche vom Zentrum des Lochs zu der Peripherie des Emitters 7 verläuft, liegt direkt oberhalb der Leitstrecke durch die Basis 6, welche den geringsten Widerstand für den Durchbruchstrom darstellt.This leads to a smaller radius of curvature of the edge of the base 6 and to a steeper doped profile at the point of the gap of the C-shaped Area along the outer edge of the base zone. This is point 12 where the Avalanche breakdown begins. (The outer edge of both masks according to Figure 3a and Figure 3 b is about the same size.) Alternatively, a first P diffusion can take place through a mask as shown in Figure 3c. This results in a disk-shaped one diffused base tone. A second P diffusion is then performed with a smaller mask, as shown in Figure 3 d, this diffusion a has a smaller depth, which leads to a cross-section of the base 6, as in FIG 3 e shown. The flatter the transition zone diffusion, the smaller the radius of curvature at the edge and the greater is the electric field, which is a localization of the initial avalanche breakthrough. (As Figure 3 d shows, the outer Edge of the mask over that of the mask according to FIG. 3 c over.) A second N-doped Emitter 7 is then diffused into second base 6 using known ones Impurities of an N conductivity type, such as antimony, arsenic or Phosphorus. The emitter is asymmetrically ring-shaped with an opening or a hole near its peripheral edge. The shortest Route, which runs from the center of the hole to the periphery of the emitter 7 is directly above the conductive path through the base 6, which has the least resistance for represents the breakdown current.

In üblicher Weise ist die Oberfläche des Halbleiters mit einer Schicht aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Siliziumdioxyd,bedeckt, die als Maske für die metallischen Ohmschen Kontakte dienen kann.Usually the surface of the semiconductor is coated with a layer made of an insulating material such as silicon dioxide, which acts as a mask can serve for the metallic ohmic contacts.

Die Ausnehmungen in der Isolierschicht sollten sich oberhalb der Stelle 8 und oberhalb des Halbleitermaterials des zweiten Emitters 7 befinden.The recesses in the insulating layer should be above the point 8 and above the semiconductor material of the second emitter 7.

Eine Metallschicht 11 wird in bekannter Weise auf die Oberfläche der Halbleiteranordnung aufgebracht, und diese steht in Ohmschem Kontakt mit der zweiten Basis 6 an der Oberfläche der Ausnehmung 8 und mit dem zweiten Emitter 7 im Kontaktbereich 9. Die Metallschicht 11 erstreckt sich über die Isolierschicht 10, so daß sich ein Kurzschluß zwischen dem Emitter 7 und der Ausnehmung 8 bildet.A metal layer 11 is in a known manner on the surface of the Applied semiconductor device, and this is in ohmic contact with the second Base 6 on the surface of the recess 8 and with the second emitter 7 in the contact area 9. The metal layer 11 extends over the insulating layer 10, so that a Short circuit between the emitter 7 and the recess 8 forms.

Da der Hauptbereich des Emitters 7 mit einer Metallschicht versehen ist, ergibt sich hieraus ein geringer Emitterwiderstand.Since the main area of the emitter 7 is provided with a metal layer is, this results in a low emitter resistance.

Der Emitterbereich zwischen dem Basiskontakt an der Ausnehmung 8 und der bevorzugten Durchbruchsstelle 12 soll vorzugsweise so klein wie möglich sein, damit sich ein Stromweg durch die Basis 6 von geringem Widerstand ergibt. Auf diese Weise wird ein relativ großer Strom benötigt, bevor ein spürbarer Spannungsabfall über den Emitter zwischen der Öffnung 8 und der Basis 6 auftritt.The emitter area between the base contact on the recess 8 and the preferred breakthrough point 12 should preferably be as small as possible, so that there is a current path through the base 6 of low resistance. To this A relatively large current is required before a noticeable voltage drop on the Emitter occurs between the opening 8 and the base 6.

Da der Schaltstrom I8 von der Ausnehmung 8 an der Halbleiteroberfläche unter dem Emitter zur Basisperipherie und dort zum vorbestimmten Durchbruchspunkt 12 fließt, kann der den Durchbruch bestimmende Einschaltstrom I8 bestimmt werden durch die Dicke des Emitters oberhalb dieses Strompfades. Weiterhin ist dieser Strom I8 beeinflußt durch den Flächenwiderstand der aktiven Basis in diesem Bereich. Ein dünner Emitter führt zu einem geringen Widerstand des Stromweges durch die Basis, was dazu führt, daß der Schaltstrom I8 wünschenswert hoch ist.Since the switching current I8 from the recess 8 on the semiconductor surface under the emitter to the base periphery and there to the predetermined breakdown point 12 flows, the inrush current I8 determining the breakdown can be determined by the thickness of the emitter above this current path. Furthermore, this stream is I8 influenced by the sheet resistance of the active base in this area. A thin emitter results in low resistance in the current path through the base, which results in the switching current I8 being desirably high.

Nachdem der Halbleiter in den Einschaltzustand gebracht ist, fließt der Emitterstrom vom Kontaktbereich 9 zu einem Emissionsbereich nahe dem Durchbruchspunkt (bzw.After the semiconductor is switched on, it flows the emitter current from the contact area 9 to an emission area near the breakdown point (respectively.

-zone) 12 durch den Teil des Emitters, der sich außerhalb des metallisierten Teils des Kontaktbereichs 9 befindet. Der resultierende Spannungsabfall im Emitter vermindert die in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannung des Emitters in diesem Bereich relativ zu den anderen Teilen des Emitters und führt zu einer raschen Ausbreitung des Stromes über den Rest des Emitters. Um die innere Vorspannung zu verstärken, sollte ein Emitter mit einem relativ hohen Flächenwiderstand verwendet werden. Der Hauptbereich des verbleibenden Emitterbereiches ist mit einer Metallschicht versehen und bildet einen geringen Emitterwiderstand.-zone) 12 through the part of the emitter that is outside the metallized Part of the contact area 9 is located. The resulting voltage drop in the emitter reduces the forward bias of the emitter in this area relative to the other parts of the emitter and leads to rapid spread of the current through the rest of the emitter. To increase the internal tension, an emitter with a relatively high sheet resistance should be used. Of the The main area of the remaining emitter area is provided with a metal layer and forms a low emitter resistance.

Wird der durch den Halbleiter fließende Strom vermindert, bleibt er trotzdem so lange im Einschaltzustand, als irgendein Teil des Emitters ausreichend in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, um eine Gesamtverstärkung zu bewirken, welche größer als 1 ist. Die Vorspannung wird aufrechterhalten durch einen Querstrom eines Teils des PNP-Kollektorstromes (Basis 6),der zum Basiskontakt an der Ausnehmung 8 fließt. Ein geringer Haltestrom IH wird begünstigt durch einen hohen Basiswiderstand 6 zwischen dem Basiskontakt an der Ausnehmung 8 und dem am weitesten entfernten Bereich des Emitters 7. Dies kann erreicht werden durch eine entsprechende Breite des Emitters und durch geeignete Wahl des Flächenwiderstandes der aktiven Basis.If the current flowing through the semiconductor is reduced, it remains nevertheless as long in the switched-on state as any part of the emitter is sufficient in the forward direction is biased to provide an overall gain to cause which is greater than 1. The preload is maintained by a cross current of part of the PNP collector current (base 6) leading to the base contact flows at the recess 8. A low holding current IH is favored by a high base resistance 6 between the base contact on the recess 8 and the on furthest distant area of the emitter 7. This can be achieved by a appropriate width of the emitter and a suitable choice of sheet resistance the active base.

Es sei vermerkt, daß außer den speziellen Erfordernissen an die Basis 6 an der Peripherie beim Durchbruchspunkt oder -zone 12 der übrige Bereich der Basis 6 entweder tief oder flächenhaft ausgebildet sein kann. Dies erlaubt die Verwendung von zwei Werten für den Basenflächenwider#tand und die Basisbreite. Die Verwendung eines hohen Flächenwiderstandes der aktiven Basis im Bereich zwischen dem Basiskontakt an der Ausnehmung 8 und dem am weitesten entfernten Teil des Emitters resultiert in einem geringen Wert von IH. Ein geringer Flächenwiderstand dagegen der aktiven Basis zwischen dem Basiskontakt an der Ausnehmung 8 und dem Durchbruchepunkt 12 führt zu einem hohen Wert von Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 4 ist eine PNPN-Schaltdiode gezeigt, ähnlich derjenigen in Figur 3, jedoch mit dem Unterschied, daß der zweite Emitter 7 eine andere Form zeigt. In Figur 4 verläuft der Durchlaßbereich zwischen der Ausnehmung 8 und dem Basisbereich 6 außerhalb des Randes des Emittere 7 entlang des vorerwähnten Kanal.It should be noted that in addition to the special requirements of the base 6 at the periphery at the breakout point or zone 12 the remaining area of the base 6 can be formed either deep or flat. This allows it to be used of two values for the base area resistance and the base width. The usage a high sheet resistance of the active base in the area between the base contact at the recess 8 and the most distant part of the emitter results in a low value of IH. A low sheet resistance, on the other hand, of the active one Base between the base contact on the recess 8 and the breakout point 12 leads to a high value of. In the exemplary embodiment according to FIG PNPN switching diode shown, similar to that in Figure 3, but with the difference that the second emitter 7 shows a different shape. In FIG. 4 the pass band runs between the recess 8 and the base region 6 outside the edge of the emitter 7 along the aforementioned channel.

Bei der Fabrikation wird der zweite Emitter 7 durch eine Maske geeigneter Form hindurchdiffundiert,und es ist ersichtlich, daß der in Figur 3 vorhandene schmale Emitterbereich mit Material der zweiten Basis 6 ausgefüllt ist.During manufacture, the second emitter 7 becomes more suitable through a mask Form diffused through, and it can be seen that the existing in Figure 3 narrow Emitter area is filled with material of the second base 6.

Diese Basis 6 ist von gleicher Form wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3.This base 6 is of the same shape as in the embodiment Figure 3.

Bei diesem Aufbau ist ein noch geringerer Widerstand zwischen dem Basiskontakt an der Oberfläche der Ausnehmung 8 und dem Durchbruchspunkt 12 vorhanden als beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3. Dies ist darin begründet, daß der Lochstrom nicht unter dem Emitter durch einen relativ engen Bereich der Basis fließt, bevor ein Durchschalten auftritt. Demgemäß kann der Schaltstrom I8 einen höheren Wert aufweisen als bei dem Äusführungsbeispiel nach Figur 3.With this structure, there is even less resistance between the Base contact is present on the surface of the recess 8 and the breakout point 12 than in the embodiment of Figure 3. This is due to the fact that the hole current does not flow under the emitter through a relatively narrow area of the base before switching occurs. Accordingly, the switching current I8 can have a higher value than in the embodiment according to FIG. 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 fließt der vor dem Schalten auftretende Strom in Richtung des Pfeils 13 vom Kontakt an der Ausnehmung 8 durch die Basis zum Durchbruchspunkt 12. Dieser Weg ist, wie besonders der Figur 4 a zu entnehmen ist, beidseits durch Wandungen des Emitters 7 begrenzt. Wird dieser Strom erhöht, findet ein Spannungsabfall in der Basis 6 im Bereich der Innenseiten des den Weg des Stromes begrenzenden Bereichs des Emitters 7 statt und dieser Abfall bewirkt eine in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannung des Teils des Emitters, der sich am nächsten dem am meisten positiv geladenen Teil der Basis befindet, d.h. längs der Linie des Stromflusses 13 am nächsten dem Durchbruchspunkt 12.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the flows before switching occurring current in the direction of arrow 13 from the contact to the recess 8 through the base to the breakthrough point 12. This path is, as is particularly the case with FIG. 4 a is inferred, limited on both sides by walls of the emitter 7. Will this stream increased, there is a voltage drop in the base 6 in the area of the inner sides of the the path of the current limiting area of the emitter 7 instead and this waste causes a bias acting in the forward direction of the part of the emitter, the is closest to the most positively charged part of the base, i.e. along the line of current flow 13 closest to breakdown point 12.

Wird ein kritischer Wert dieses Stromes erreicht, der längs der Linie 13 durch das Material der zweiten Basis 6 fließt, dann beginnt eine Elektronenemission vom Emitter 7 in die Basis 6, wodurch ein plötzlicher Abfall des Widerstandes der Halbleiteranordnung auftritt. Dieser kritische Stromwert ist der Schaltstrom I. .Bei höheren Strömen breitet sich der Strom innerhalb der Halbleiteranordnung aus, wie schon zuvor im Zusammenhang mit der Figur 3 beschrieben. Der Haltestrom IH wird ebenfalls durch den zuvor schon beschriebenen Mechanismus bewirkt.If a critical value of this current is reached, that along the line 13 by the material of the second base 6 flows, then begins an electron emission from the emitter 7 into the base 6, causing a sudden drop of the resistance of the semiconductor device occurs. This critical current value is the switching current I. At higher currents, the current spreads within the semiconductor device as already described in connection with FIG. 3. The holding current IH is also effected by the mechanism described earlier.

Die Figur 4 a zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Figur 4, wobei die metallischen Anschlüsse gekreuzt gezeichnet sind. Der vom Emitter 7 freigelassene, schlüsselloehförmige Pfad ist deutlich sichtbar.FIG. 4 a shows a plan view of the device of the figure 4, the metallic connections are drawn crossed. The one from the emitter 7 The keyhole-shaped path left clear is clearly visible.

Der Aufbau der Halbleiteranordnung nach Figur 5 ist gleich demjenigen nach Figur 4 mit der Ausnahme, daß die Nut, d.h. der vom Emitter 7 freigelassene Pfad, breiter und gleich dem Durchmesser der Öffnung 8 ist. Die Ausbildung des Emitters 7 kann auch so angesehen werden, daß sie einen Schlitz 14 aufweist, der von einer Seite des Emitters verläuft.The structure of the semiconductor arrangement according to FIG. 5 is identical to that according to Figure 4 with the exception that the groove, i.e. the one left free by the emitter 7 Path that is wider and equal to the diameter of the opening 8. The training of the emitter 7 can also be viewed as having a slot 14 formed by a Side of the emitter runs.

Eine Isolierschicht 10 gleich derjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bedeckt die gesamte Oberfläche mit Ausnahme eines Bereichs innerhalb der Kanten des zweiten Emitters 7, wobei der zuvor erwähnte Schlitz 14 überkreuzt wird. Mit anderen Worten ist der Teil des Schlitzes, welcher näherungsweise geformt ist wie die Öffnung 8, d.h. der Teil des Schlitzes, der am meisten einwärts von der Kante des Emitters 7 gerichtet ist, links unbedeckt von der Isolierschicht 10.An insulating layer 10 similar to that of the previously described exemplary embodiments covers the entire surface except for an area within the edges of the second emitter 7, the aforementioned slot 14 being crossed over. With In other words, the part of the slot which is approximately shaped like the opening 8, i.e. the part of the slot which is most inward from the edge of the emitter 7 is directed, left uncovered by the insulating layer 10.

Eine Metallschicht 11 bedeckt die und steht in Ohmschem Kontakt mit der von der Isolierschicht 10 nicht bedeckten Oberfläche. Hierbei handelt es sich um die innere unbedeckte Oberfläche des zweiten Emitters 7 und den unbedeckten Teil der zweiten Basis 6, der sich zur Oberfläche durch den Schlitz 14 hindurch erstreckt. Hierdurch bildet sich eine Kurzschlußstrecke zwischen der Basis 6 und dem Emitter 7, wie zuvor beschrieben Während des Betriebs arbeitet die Vorrichtung nach Figur 5 gleich derjenigen nach Figur 4. Da jedoch der Schlitz 14 beträchtlich breiter ist als die entsprechende Stelle bei Figur 4, ist der Widerstand zwischen dem Basiskontakt und dem Durchbruchspunkt 12 wesentlich geringer als derjenige bei Figur 4. Hierdurch wird ein wesentlich höherer Startstrom erreicht als bei der Ausführungsform nach Figur 5.A metal layer 11 covers and is in ohmic contact with the surface not covered by the insulating layer 10. This is it around the inner uncovered surface of the second emitter 7 and the uncovered part the second base 6 extending to the surface through the slot 14. This creates a short-circuit path between the base 6 and the emitter 7, as previously described. During operation, the device according to FIG 5 is the same as that of FIG. 4. However, since the slot 14 is considerably wider is than the corresponding point in Figure 4, is the resistance between the base contact and the breakthrough point 12 is much lower than that in Figure 4. As a result a significantly higher starting current is achieved than in the embodiment according to Figure 5.

Die Figur 5 a zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau gemäß Figur 5, wobei die Metailschicht gekreuzt dargestellt ist.FIG. 5 a shows a top view of the structure according to FIG. 5, the metal layer being shown crossed.

Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungebeispiel gemäß Fig. 5. Bei diesem Aufbau weist der zweite Emitter 7 zwei gekrümmte Vorsprünge 15 unmittelbar beim Bereich des Schlitzes 14 auf, die sich in den Bereich der zweiten Basisregion 6 erstrecken.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment according to FIG In this structure, the second emitter 7 has two curved projections 15 directly at the area of the slot 14, which extends into the area of the second base region 6 extend.

Beim Betrieb fließt der vor dem Durchschalten auf tretende Strom längs des Pfeils 13 vom Basiskontakt im inneren Bereich des Schlitzes 14 zum Durchbruchspunkt 12.During operation, the current that occurs before switching through flows longitudinally of the arrow 13 from the base contact in the inner region of the slot 14 to the breakout point 12th

Wie schon zuvor beschrieben, findet eine Emission vom zweiten Emitter 7 statt, wenn der Basisbereich 6 nahe der Vorsprung 15 eine ausreichende Vorspannung längs des Emitters 7 aufweist, so daß Elektronen vom Emitter 7 in die Basis 6 zu fließen beginnen. Hierdurch kommt die Halbleiteranordnung in den Bereich geringen Widerstandes. Die Vorrichtung arbeitet dann im wesentlichen wie zuvor beschrieben. Die Vorsprünge 15 dienen hierbei dem Zweck, den Emitter 7 näher in den Bereich des Durchbruches 12 zu bringen und die Emitterfläche im Bereich des Strompfades 13 zu verlängern.As previously described, there is an emission from the second emitter 7 takes place when the base region 6 near the projection 15 has a sufficient bias along the emitter 7, so that electrons from the emitter 7 into the base 6 to begin to flow. As a result, the semiconductor arrangement comes into the low range Resistance. The device then operates essentially as described above. The projections 15 serve the purpose of bringing the emitter 7 closer into the area of the Bring breakthrough 12 and the emitter surface in the area of the current path 13 to extend.

-Die Figur 6 a stellt eine Draufsicht auf den Aufbau gemäß Figur 6 dar, wobei die kontaktierende Metallschicht gekreuzt und der gesamte metallische Schichtbereich gekreuzt dargestellt ist.FIG. 6 a represents a top view of the structure according to FIG. 6 with the contacting metal layer being crossed and the entire metal layer Layer area is shown crossed.

Die Ausführungsform eines PNPN-Schalttransistors nach Figur 7 ist ähnlich aufgebaut wie die zuvor beschriebenen Schalter mit einer ersten Ausnahme, daß der zweite Emitter 7 einen symmetrischen, ringförmigen Aufbau aufweist. Unter normalen Betriebsumständen würde dies dazu führen, daß verschiedene Emitterbereiche bei verschiedenen Stromgrößen bei der Arbeit im niederen Widerstandabereich mit der Emission beginnen, was normalerweise zu den Diskontinuitäten, wie zuvor beschrieben, führen würde.The embodiment of a PNPN switching transistor according to FIG. 7 is similar to the switches described above with a first exception, that the second emitter 7 has a symmetrical, ring-shaped structure. Under normal operating conditions this would lead to different emitter areas with different current values when working in the low resistance range start of the issue, which usually results in the discontinuities, as previously described, would lead.

Der zweite Basisbereich 6 ist jedoch mit einer oder mehreren Zacken 16 versehen, welche quer zur Oberfläche des Halbleiters verlaufen und sich in den ersten Basis bereich 5 erstrecken.The second base region 6 is, however, with one or more prongs 16 provided, which run transversely to the surface of the semiconductor and are in the first base area 5 extend.

Da der Strom vorzugsweise von einer scharfen Kante aus fließt, ist sichergestellt, daß der Strom zu fließen beginnt von der Basis 6 zur Basis 8 durch die Zacken 16.Since the current preferably flows from a sharp edge, is ensures that the current begins to flow from base 6 to base 8 through the prongs 16.

Eine Isolierschicht 10 bedeckt die gesamte Oberfläche des Halbleiters mit Ausnahme des kreisförmigen Bereichs über dem zweiten Emitter 7 mit der Durchgangs stelle 8 innerhalb des äußeren Randes des zweiten Emitters 7.An insulating layer 10 covers the entire surface of the semiconductor with the exception of the circular area above the second emitter 7 with the passage place 8 inside the outer edge of the second emitter 7.

Eine Metallechicht 11 ist über der Oberfläche des Halbleiters angeordnet, die durch die Isolierschicht 10 freigelassen ist. Diese Metallschicht stellt einen Ohmschen Kontakt zwischen dem zweiten Emitter 7 und dem Teil der zweiten Basis 6 dar, die sich durch die Öffnung 8 hindurch erstreckt.A metal layer 11 is arranged over the surface of the semiconductor, which is exposed by the insulating layer 10. This metal layer represents one Ohmic contact between the second emitter 7 and the part of the second base 6 which extends through the opening 8.

Die Metallschicht 11 erstreckt sich vorzugsweise auch über die Isolierschicht 10 über den Rand der Übergangszone zwischen der ersten. und zweiten Basis hinaus und endet vor der Übergangszone zwischen der ersten Basis und dem ersten Emitter. Der Teil der Metallschicht 11, der über den Zacken 16 der zweiten Basis 6 liegt, ist weggelassen und verläuft dort längs einer Linie außerhalb der Übergangszone zwischen dem Emitter 7 und der Basis 6.The metal layer 11 preferably also extends over the insulating layer 10 over the edge of the transition zone between the first. and second base and ends before the transition zone between the first base and the first emitter. The part of the metal layer 11 which lies over the prongs 16 of the second base 6, is omitted and runs along a line there outside the transition zone between the emitter 7 and the base 6.

Beim Betrieb tritt vorzugsweise ein Stromfluß zwischen der Basis 6 und der Basis 5 auf an den Enden der scharfen Zacken 16 der zweiten Basis 6, welche den Durchbruchspunkt oder den -bereich 12 bilden. Wenn ein Strom durch die Halbleiteranordnung geleitet wird, fließt er vom metallischen Kontakt 11 am Durchbruch 8 durch die zweite Basis 6 zum Iurchbruchspunkt 12 längs des Pfeils 13.In operation, there is preferably a flow of current between the base 6 and the base 5 on at the ends of the sharp prongs 16 of the second base 6, which form the breakout point or region 12. When a current through the semiconductor device is passed, it flows from the metallic contact 11 at the opening 8 through the second Base 6 to the breakthrough point 12 along the arrow 13.

Wegen der Zacken 16 läuft der Strom längs eines bevorzugten Weges konzentriert. Da er unterhalb einer bestimmten Fläche des zweiten Emitters 7 fließt, wird, wie schon zuvor beschrieben, eine Vorspannung in der zweiten Basis 6 aufgebaut. Wenn dann diese Basisvorspannung groß genug ist, beginnt eine Elektronenemission in die Basis, so daß die Halbleiteranordnung in ihren Bereich niederen Widerstandes umschaltet. Bei höheren Strömen breitet sich dann der Strom auf die anderen Bereiche des Emitters aus, ebenso wie auf andere Teile der Übergangszone zwischen der ersten und der zweiten Basis, wie schon zuvor beschrieben.Because of the prongs 16, the current travels along a preferred path concentrated. Since it flows below a certain area of the second emitter 7, As already described above, a preload is built up in the second base 6. Then, when this base bias is large enough, electron emission begins into the base, so that the semiconductor device is in its area of low resistance switches. At higher currents, the current spreads to the other areas of the emitter, as well as other parts of the transition zone between the first and the second base as previously described.

Die Figur 7 a zeigt eine Draufsicht auf die Halbleiteranordnung nach Figur 7, wobei die Metallschicht gestrichelt und der Kontaktbereich gekreuzt dargestellt ist. Der Zweck der weiter nach außen, über die Ubergangszone 5, 6 verlaufenden Metallschicht wird nachfolgend anhand des Ausführungsbeispiels nach Figur 8 beschrieben.FIG. 7 a shows a plan view of the semiconductor arrangement according to FIG FIG. 7, the metal layer being shown in dashed lines and the contact area being shown crossed is. The purpose of the metal layer running further outwards over the transition zone 5, 6 is described below using the exemplary embodiment according to FIG.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde der Emitter 7 als ringförmig, entweder symmetrischer oder unsymmetrischer Form, beschrieben. Der Ausdruck ~ringförmig", der nachfolgend und auch zuvor verwendet wurde, beschreibt einen Aufbau mit einer im wesentlichen kreisförmigen äußeren Peripherie. Gemäß der Erfindung ist hierunter zu verstehen eine flache Ausbildung des Emitters, der in den Basisbereich eindiffundiert ist und ein Loch bzw.In the exemplary embodiments, the emitter 7 was designed as ring-shaped, either symmetrical or asymmetrical shape. The term ~ ring-shaped ", which was used below and before describes a structure with a substantially circular outer periphery. According to the invention is hereunder to understand a flat formation of the emitter, which diffuses into the base area is and a hole or

eine Durchbrechung aufweist. Dieses Loch bzw. diese Durchbrechung stellt einen Teil des Basisbereichß dar, Mit diesem Loch bzw. dieser Durchbrechung kann in einigen Ausführungsbeispielen verbunden sein ein Kanal, der dieses Loch bzw. diese Durchbrechung verbindet mit dem äußeren Rand des Emitters. Hierbei kann die Breite des Kanals gleich dem Durchmesser des Loches bzw. der Durchbrechung sein.has an opening. This hole or this breakthrough represents a part of the base area, with this hole or this breakthrough can in some Embodiments be connected a channel, which connects this hole or this opening with the outer edge of the emitter. Here, the width of the channel can be equal to the diameter of the hole or the opening be.

Der ringförmige Aufbau bedeutet nicht, daß der äußere Umfang des Emitters kreisförmig ist Die äußere Form kann länglich, kreisförmig oder rechtwinklig sein.The ring-shaped structure does not mean that the outer periphery of the emitter is circular.The outer shape can be elongated, circular, or rectangular.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die verschiedenen Ausführungeformen zum besseren Verständnis im Schnitt dargestellt sind. Hierbei ist die Diffusionstiefe im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen übertrieben dargestellt.It should be pointed out again that the various embodiments are shown in section for better understanding. Here is the diffusion depth shown exaggerated in relation to the other dimensions.

Die Figur 8 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der in Figur 8 gezeigte Aufbau ist ziemlich ähnlich demjenigen nach Figur 5, jedoch mit der Ausnahme, daß die Metallschicht 11 sich mit ihrem Rand weiter nach außen über die Isolierschicht 10 erstreckt, wobei dieser Rand zwischen der Übergangszone der zweiten Basis mit der ersten Basis und der Übergangszone zwischen der ersten Basis und dem ersten Emitter verläuft. Der Rand dieser Metallschicht hat hierbei im wesentlichen eine Form,wie sie im Zusammenhang mit der Figur 7 beschrieben wurde. Dieser Rand verläuft etwa 1 mil außerhalb der Kante der in Sperrichtung vorgespannten Basisübergangszone. Die Dicke der Isolierschicht aus Silikondioxyd sollte ungefähr näherungsweise 1000 bis 2000 A sein.FIG. 8 shows a preferred exemplary embodiment of the invention. The structure shown in Figure 8 is quite similar to that of Figure 5, however with the exception that the metal layer 11 extends with its edge further outwards extends over the insulating layer 10, this edge being between the transition zone the second base with the first base and the transition zone between the first Base and the first emitter runs. The edge of this metal layer has here essentially a shape as described in connection with FIG. This edge runs approximately 1 mil outside of the edge of the reverse bias Base transition zone. The thickness of the silicon dioxide insulating layer should be approximately be approximately 1000 to 2000 A.

Ein Teil des äußeren Randes der Metallschicht ist nach innen versetzt. Die nach innen verlaufenden Kanten stehen zueinander mit dem Loch als Mittelpunkt unter einem bestimmten Winkel. Der aus der Metallschicht ausgesparte Bereich sollte symmetrisch zur Achse des Schlitzes 14 verlaufen.Part of the outer edge of the metal layer is offset inwards. The edges running inwards are in relation to each other with the hole as the center at a certain angle. The area recessed from the metal layer should run symmetrically to the axis of the slot 14.

Die Funktion der Metallschicht 11 besteht darin, über den größten Teil der Übergangszone zwischen der zweiten Basis 6 und der ersten Basis 5 einen Stromfluß zu verhindern. Der ausgesparte Teil der Metallschicht 11 unmittelbar oberhalb des Durchbruchspunktes 12 erleichtert die zuvor erwähnte Verhinderung eines Stromflusses zu dieser Übergangszone unterhalb des ausgesparten Teiles der Metallschicht 11 und dient weiterhin zur Verstärkung des Stromflusses zum benachbarten Teil der Basisperipherie.The function of the metal layer 11 is to cover the largest Part of the transition zone between the second base 6 and the first base 5 To prevent current flow. The recessed part of the metal layer 11 immediately above of the breakdown point 12 facilitates the aforementioned prevention of a current flow to this transition zone below the recessed part of the metal layer 11 and also serves to increase the current flow to the neighboring part of the base periphery.

Diese Metallschicht wirkt ähnlich wie ein Schutzschild, beschrieben im US-Patent 3 405 329.This metal layer acts similar to a protective shield, described above in U.S. Patent 3,405,329.

Der vor dem Durchschalten auftretende Strom fließt vom Basiskontakt an der Oberfläche längs des Schlitzes 14 in Pfeilrichtung 13, wie schon zuvor beschrieben.The current occurring before switching through flows from the base contact on the surface along the slot 14 in the direction of arrow 13, as already described above.

Dieser Strom bewirkt ab einer bestimmten Größe das Einsetzen der Elektronenemission vom Emitter, und somit ein Umschalten der Schaltdiode in den leitenden Zustand.Above a certain size, this current causes the onset of electron emission from the emitter, and thus switching the switching diode to the conductive state.

Bei der Herstellung der doppelt diffundierten Basis 6 können Masken verwendet werden, wie sie in den Figuren 3 c und 3 d gezeigt sind. Mit einem Querschnittsverlauf der Basis 6 entsprechend Figur 3 e läßt sich der Basis widerstand and das Diffusionsprofil besser einstellen.Masks can be used in the manufacture of the double-diffused base 6 can be used as shown in Figures 3c and 3d. With a cross section the base 6 according to Figure 3e can be the base resistance and better adjust the diffusion profile.

Die Figur 8 a zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungeform nach Figur 8, wobei der Verlauf der Metallschicht deutlich gezeigt ist. Die zweite Basis 6 und der zweite Emitter 7 sind vorzugsweise in eine Epitaxialechicht mit N-Leitfähigkeit eindiffundiert, wobei die Epitaxialschicht auf einem P-Substrat angeordnet ist. Wie schon zuvor beschrieben, verläuft um die erste Basis ein Isolationsring 80, bestehend aus einem hochdotierten P-Material.FIG. 8 a shows a plan view of the embodiment according to FIG 8, the course of the metal layer being clearly shown. The second base 6 and the second emitter 7 are preferably in an epitaxial layer with N conductivity diffused in, wherein the epitaxial layer is arranged on a P substrate. As already described above, an isolation ring 80 runs around the first base, consisting of a highly doped P material.

Innerhalb der ersten Basis ist die zweite Basis 6 angeordnet, die aus einem dotierten P-Material besteht. Innerhalb der zweiten Basis verläuft der zweite Emitter 7 aus dotiertem N-Material. Dieser zweite Emitter 7 weist einen nach innen verlaufenden Schlitz 14 auf.The second base 6 is arranged within the first base consists of a doped P-material. The runs inside the second base second emitter 7 made of doped N-material. This second emitter 7 has one internally extending slot 14.

Die von der Linie 9 gebildete Fläche ist die Kontakt fläche und somit freigelassen von der Isolierschicht.The area formed by the line 9 is the contact area and thus left free from the insulating layer.

Die Kontaktfläche 9 steht in Ohmschem Kontakt mit der Metallschicht 11. Der Ohmsche Kontakt wird somit hergestellt mit einem Großteil des zweiten Emitters und einem Teil der zweiten Basis 6#an.der Innenseite des Schlitzes 14. Der Kontaktbereich mit der zweiten Basis 6 ist gekreuzt dargestellt. Die Breite dieses Kontaktbereichs ist W.The contact surface 9 is in ohmic contact with the metal layer 11. The ohmic contact is thus established with a large part of the second emitter and part of the second base 6 # on the inside of the slot 14. The contact area with the second base 6 is shown crossed. The width of this contact area is W.

Die Metallschicht 11 liegt auf der Halbleiteroberfläche (Kontaktbereich 9) und auf der Isolierschicht 10. Innerhalb des Kontaktbereiches 9 steht die Metallschicht 11 in Ohmschem Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Emitters 7 und einem kleinen Teil der zweiten Basis 6.The metal layer 11 lies on the semiconductor surface (contact area 9) and on the insulating layer 10. The metal layer is located within the contact area 9 11 in ohmic contact with the surface of the second emitter 7 and a small one Part of the second base 6.

Die Metallschicht 11 verläuft über die Ubergangszone von erster und zweiter Basis hinaus, ausgenommen dem ausgesparten Teil beidseits der Achse des Schlitzes 14 oberhalb des Durchbruchsbereiches 12 der Basis 6. Der winkelmäßige Bereich der Aussparung, bezogen auf die Basiskontaktfläche als Achse, beträgt C. Wie nicht näher erläutert zu werden braucht, ist es einfach, oberhalb des gewünschten Durchbruchspunktes 12 längs der Basisperipherie die Metallachicht wie gezeigt auszusparen.The metal layer 11 runs over the transition zone from the first and the second second base, except for the recessed part on either side of the axis of the Slot 14 above the breakthrough area 12 of the base 6. The angular The area of the recess, based on the base contact surface as the axis, is C. As need not be explained in more detail, it is easy to put above the desired one Breakout point 12 along the base periphery to cut out the metal layer as shown.

Der Durchbruchspunkt 12 bzw. dieser Bereich verläuft längs der Kante der Übergangszone zwischen der ersten und zweiten Basis unterhalb des ausgesparten Bereichs der Metallschicht 11. Diese Durchbruchszone ist in Figur 8 a dargestellt und mit der Bezugszahl 12 versehen.The break-through point 12 or this area runs along the edge the transition zone between the first and second bases below the recessed Area of the metal layer 11. This breakthrough zone is shown in FIG. 8 a and provided with the reference number 12.

Es wurde erkannt, daß eine Veränderung der Breite W des Basiskontaktbereiches den Schaltstrom Iß beeinflußt.It was recognized that a change in the width W of the base contact area influences the switching current Iß.

Weiterhin wurde erkannt, daß der Abstand zwischen diesem Basiskontakt und der Mitte des Kontaktbereiches des zweiten#Ernitters, definiert durch den Abstand A, den Haltestrom 1H beeinflußt.It was also recognized that the distance between this base contact and the center of the contact area of the second #cutter, defined by the distance A, affects the holding current 1H.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem Basiswiderstand von 6,5 kOhm pro Quadrat bei einer Veränderung der Basiskontaktbreite W über einen Bereich bis zu 1,5 mil (1,5 Tausendstel Zoll) der Wert von T von 0,5 bis 4,0 mA veränderbar ist. Dies entspricht einem Stromverhältnis von 1 : 8. Hierbei verändert sich 1H lediglich von 3,4 bis 5,0 mA. Dies entspricht lediglich einem Verhältnis von 1 : 1,5.It has been shown that with a base resistance of 6.5 kOhm per Square when the base contact width W changes over a range up to 1.5 mil (1.5 thousandths of an inch) the value of T is variable from 0.5 to 4.0 mA. This corresponds to a current ratio of 1: 8. Here, 1H only changes from 3.4 to 5.0 mA. This only corresponds to a ratio of 1: 1.5.

Wird der Abstand A innerhalb eines Bereichs von 4,0 bis 0,0 mil verändert, verändert sich IH von 2,75 bis 4,2 mA.If the distance A is changed within a range of 4.0 to 0.0 mil, IH changes from 2.75 to 4.2 mA.

Dies entspricht einem Verhältnis von 1 : 1,5. Hierbei verändert sich r von 1,2 bis 1,5 mA, also in einem Verhältnis von 1 : 1,25.This corresponds to a ratio of 1: 1.5. This changes r from 1.2 to 1.5 mA, i.e. in a ratio of 1: 1.25.

Hieraus geht deutlich hervor, daß sowohl der Schaltstrom als auch der Haltestrom durch entsprechende Ausbildung des Halbleiters gewählt werden können und in einem großen Bereich unabhängig voneinander einstellbar sind.This clearly shows that both the switching current and the holding current can be selected by appropriate design of the semiconductor and can be set independently of one another over a wide range.

Die Kapazität der zuvor beschriebenen Schaltdiode beträgt 3,8 Pikofarad.The capacitance of the switching diode described above is 3.8 picofarads.

Der Radius des Isolationsringes beträgt außen 5 mil und innen 4,5 mil. Der Radius der Metallschicht beträgt 3,5 mil. Der Radius der zweiten Basis ist 2,0 mil und der Radius des zweiten Emitters 2,5 mil. Hierbei beträgt der Radius der Kontaktfläche 2,0 mil. Der Winkel C ist 90°.The radius of the isolation ring is 5 mil on the outside and 4.5 mil on the inside mil. The radius of the metal layer is 3.5 mil. The radius of the second base is 2.0 mils and the radius of the second emitter is 2.5 mils. Here the radius is of the contact area 2.0 mils. The angle C is 90 °.

Kleinere Haibleiteranordnungen haben eine Breite W von 0,5 mil und einen Abstand A zwischen 0 und 2,0 mil.Smaller semiconductor arrays have a width W of 0.5 mil and a distance A between 0 and 2.0 mils.

Der Wert T ist veränderbar von 1,4 bis 2,2 mA und derjenige von 111 ist zwischen 2, 5 und 5,5 mA einstellbar.The value T is variable from 1.4 to 2.2 mA and that of 111 can be set between 2, 5 and 5.5 mA.

Die Kapazität beträgt 1,8 Pikofarad. Die äußere Schaltspannung beträgt 33 Volt.The capacity is 1.8 picofarads. The external switching voltage is 33 volts.

Diese kleineren Halbleiteranordnungen haben einen Isoiationsring mit Radien innen von 2,75 und außen von 3,25 mil. Der Radius der Metallachicht beträgt 2,25 mil.These smaller semiconductor devices have an insulation ring with 2.75 mils inside and 3.25 mils outside. The radius of the metal layer is 2.25 mil.

Der Winkel C beträgt wiederum 900. Die zweite Basis hat einen Radius von 1,75~mil, während der Elitterradlus 1,5 mil beträgt. Der Radius der Kontaktfläche wurde mit 1,25 mil vermessen.The angle C is again 900. The second base has a radius from 1.75 ~ mil, while the Elitterradlus Is 1.5 mils. The radius the contact area was measured to be 1.25 mils.

Die vorstehend beschriebene Schaltdiode mit den größeren Abmessungen besitzt eine doppelt diffundierte zweite Basis, wie vorher im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wurde. Als Masken wurden solche verwendet, wie sie in den Figuren 3 c und 3 d gezeigt sind. Im Bereich des Randes der zweiten Basis, wo der Durchbruch gewünscht wird, wird hierdurch eine mehr scharf geformte Übergangszone erreicht. Bei einer Untersuchung an 28 Schaltdioden wurde gefunden, daß der Schaltstrom I8 bei 14 Dioden mit doppelt diffundierter zweiter Basis im Durchschnitt 2,2 mA betrug, während bei den übrigen 14 Schaltdioden mit nur einfach diffundierter Basis dieser Strom 1,2 s betrug. Im Schnitt betrug die Variationsbreite des Haltestromes 2,9 bis 3,0 mA.The switching diode described above with the larger dimensions has a double diffused second base, as previously in connection with Figure 3 has been described. The masks used were those shown in the figures 3 c and 3 d are shown. In the area of the edge of the second base where the breakthrough is desired, a more sharply shaped transition zone is achieved in this way. In an investigation on 28 switching diodes it was found that the switching current I8 averaged 2.2 mA for 14 diodes with a double diffused second base, while with the other 14 switching diodes with only a single diffused base this one Current was 1.2 s. On average, the variation range of the holding current was 2.9 up to 3.0 mA.

Hieraus geht klar hervor, daß durch eine doppelt diffundierte zweite Basis der Schaltstrom IB anwächst.This clearly shows that a double diffused second Basis of the switching current IB increases.

Durch diese Maßnahme wird jedoch der Haltestrom nur wenig beeinflußt.However, the holding current is only slightly influenced by this measure.

Die Ausfffhrungsformen nach den Figuren 9 und 10 sind ähnlich aufgebaut wie diejenigen nach den Figuren 3 und 5. Die Metallschicht verläuft nicht über die Übergangszone von zweiter Basis und zweitem Emittern, sondern verläuft innerhalb des Randes des zweiten Emitters 7.The embodiments according to FIGS. 9 and 10 are constructed similarly like those according to Figures 3 and 5. The metal layer does not run over the Transition zone from the second base and the second emitter, but runs within of the edge of the second emitter 7.

Es ist jedoch ein Metallband 17 vorgesehen, welches auf der Oberfläche der zweiten Basis 6 verläuft und den Emitter 7 völlig umgibt. Dieses Metallband 17 bildet einen hochleitfähigen Nebenschluß und bewirkt, daß der Basisbereich auf gleichem Potential gehalten wird.However, a metal band 17 is provided, which is on the surface the second base 6 and the emitter 7 completely surrounds. This metal band 17 forms a highly conductive shunt and causes the Base area is kept at the same potential.

Wird ein konstanter spezifischer Widerstand der Basis vorausgesetzt, dann ergibt sich, daß der spezifische Widerstand zwischen dem Basiskontakt und irgendeinem Teil der Peripherie der Übergangszone umso geringer ist, je geringer der Abstand zwischen dem Basiskontakt und einer Kante des Metallbandes 17 ist. Auf diese Weise kann der Schaltstrom gut vorherbestimmt werden.If a constant specific resistance of the base is assumed, then it turns out that the specific resistance between the base contact and any The smaller the distance, the smaller the part of the periphery of the transition zone between the base contact and an edge of the metal strip 17 is. In this way the switching current can be well determined in advance.

Durch die Verwendung dieses Ringes kann die Notwendigkeit vermieden werden, daß ein bestimmter Teil des Basisumfanges 6 als Durchbruchsstelle ausgewählt werden muß. Demgemäß ist lediglich eine einfach diffundierte Basis notwendig, so daß bei einem Planarhalbleiter ein Arbeitsschritt eingespart werden kann. Beim Betrieb fließt der Strom vom Basiskontakt zum Metallring 17 und sodann längs dieses Ringes mit einem vernachlässigbar geringen Spannungsabfall zu einer Stelle in Höhe eines nicht zuvor bestimmten Durchbruchspunktes längs der Basisperipherie. Da der Strom stets vom Basiskontakt zum Ring 17 längs einer vorbestimmten Strecke fließt, bewirkt der Spannungsabfall längs dieser Strecke ab einer bestimmten Größe eine Elektronenemission des Emitters, wobei dieser Spannungsabfall auftritt bei dem Strom Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht erforderlich ist, daß das Band 17 aus Metall besteht. Anstelle eines Metallbandes ist es auch möglich, daß der Ring aus diffundiertem, hochdotiertem Material besteht.By using this ring, the need can be avoided be that a certain part of the base scope 6 is selected as the breakout point must become. Accordingly, only a single diffused base is necessary, see above that a work step can be saved with a planar semiconductor. During operation the current flows from the base contact to the metal ring 17 and then along this ring with a negligibly small voltage drop to a point equal to one breakthrough point not previously determined along the base periphery. Because the stream always flows from the base contact to the ring 17 along a predetermined distance, causes the voltage drop along this distance from a certain size causes an electron emission of the emitter, this voltage drop occurring with the current Es be on pointed out that it is not necessary that the band 17 be made of metal. Instead of a metal band, it is also possible that the ring is made of diffused, highly doped material.

Bei den gezeigten Leitfähigkeitstypen besteht bei Verwendung einer Basis 6 aus einer P-Leitfähigkeit der Ring aus einem hochdotierten P-Material. Im allgemeinen sollte das Material für den Ring und für die Basis 6 das gleiche sein.For the conductivity types shown, there is a Base 6 from a P conductivity of the Ring made from a highly doped P material. In general, the material for the ring and for the base should be 6 be the same.

Die Figur 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die aneinanderstoßenden Bereiche 4, 5, 6 und 7 sind ähnlich denjenigen, die zuvor anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden. Eine Ausnahme bildet der Bereich des zweiten Emitters 7, der keine ringförmige Form aufweist. Bei dem zweiten Emitter 7 handelt es sich um eine einfache Scheibe von kreisförmiger oder rechteckiger Form mit einem aus der Scheibe hervorstehenden Vorsprung 18. Die Isolierschicht 10 bedeckt die Oberfläche mit Ausnahme eines ersten Bereiches innerhalb der Kante des Emitters 7, eines zweiten, zapfenförmig nach außen zeigenden zweiten Bereiches, verlaufend vom zweiten Emitter 7 zur zweiten Basis 6 an der dem Vorsprung 18 gegenüberliegenden Seite, und einem dritten ringförmigen Bereich, der oberhalb der Basisregion 6 den gesamten Emitter 7 umgibt.FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of the invention. The abutting areas 4, 5, 6 and 7 are similar to those previously have been described on the basis of the other exemplary embodiments. An exception is made the area of the second emitter 7 that does not have an annular shape. In which second emitter 7 is a simple disc of circular or rectangular shape with a protrusion 18 protruding from the disc. The insulating layer 10 covers the surface with the exception of a first area within the edge of the emitter 7, a second, cone-shaped outwardly pointing second area, running from the second emitter 7 to the second base 6 on the opposite of the projection 18 Side, and a third annular area which is above the base region 6 the entire emitter 7 surrounds.

Der Oberflächenbereich, der innerhalb des Ringbereiches nicht von der Isolierschicht 10 bedeckt ist, ist mit einer Metallachicht 11 bedeckt. Diese Metallschicht 11 verläuft jedoch nicht über den Rand des zweiten Emitters 7, mit Ausnahme des zuvor erwähnten zweiten zapfenförmigen Bereichs.The surface area that is within the ring area not of the insulating layer 10 is covered is covered with a metal layer 11. These However, the metal layer 11 does not run over the edge of the second emitter 7 Except for the aforementioned second peg-shaped area.

Wie im zuvor beschriebenen Beispiel verläuft ein Metallband 17 im Ringbereich, der von der Isolierschicht 10 ausgespart ist, und dieses Band 17 umgibt völlig den Emitter 7 und steht in Kontakt mit der Basis 6. Wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 9 und 10 erfordert das Herstellen der Basis 6 nur eine einfache Diffusion.As in the example described above, a metal strip 17 runs in the Ring area which is cut out by the insulating layer 10 and surrounds this band 17 completely the emitter 7 and is in contact with the base 6. As in the embodiments according to Figures 9 and 10 requires making the base 6 just a simple diffusion.

Da der Teil der Basis 6 unter dem Metallband 17 überall gleiches Potential aufweist, wird ein anliegender Strom gleichmäßig von der Metallschicht 11 zu den Bereichen der Basis fließen, die sich unter dem Band 17 befinden.Since the part of the base 6 under the metal strip 17 has the same potential everywhere has, an applied current is uniformly from the metal layer 11 to the Areas of the base that are located below the belt 17 flow.

Vor dem Durchschalten jedoch wird ein beträchtlicher Teil des Stromes zur Peripherie der Basis 6 fließen, bis ein ausreichend großer Stromfluß die Umfangskante des zweiten Emitters 7 so weit vorspannt, daß eine Elektronenemission vom Emitter 7 aus beginnt.Before switching through, however, a considerable part of the current is to the periphery of the base 6 until a sufficiently large current flow reaches the peripheral edge of the second emitter 7 so far that an electron emission from the emitter 7 starts off.

Es ist selbstverständlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens noch weitere Außführungsbeispiele denkbar sind.It goes without saying that within the scope of the inventive concept further exemplary embodiments are conceivable.

Claims

9 semiconductor switching diode with four consecutive semiconductor areas alternating conductivity type, consisting of a first emitter, a first Base within the first emitter, a second base diffuses into the first base, and a second emitter diffused into the second base, wherein the transition zones between the first base, the second base and the second Emitter run up to one surface of the semiconductor and a contact the second Emitter connects to the second base, thereby g e k e n n n z e i c h n e t that a preferred current path (13) of the lowest resistance for the contact (9) through the second base (6) to the adjacent second emitter region (7) current flowing is provided.

2. Semiconductor switching diode according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that a certain part (12) of the edge of the second base has a smaller one Has value for the current breakdown than the remaining edge parts of the second base and this part (12) is at the end of the current path (13).

3. Semiconductor switching diode according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that this part (12) has a steeper gradient in the impurity concentration has than the other edge parts.

4. Semiconductor switching diode according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that this part (12) has a narrower radius of curvature than that remaining edge parts.

5. Semiconductor switching diode according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t, # ß the second base has approximately the shape of a disk or ellipse with an edge area of lesser thickness and seen in cross section with a periphery less rounding than the rest of this base, and this edge area the Represents edge part (12) for the current breakthrough.

6. Semiconductor switching diode according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the second base has an approximately disk or elliptical shape and an O- # o '# -shaped part forms the main part of the rim and diffuses deeper is as the remaining edge part and this remaining edge part at the gap of the C-shaped part forms the edge part (12).

7. semiconductor switching diode according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the edge part (12) has one or more sharp-angled prongs (16) having, which run transversely to the semiconductor surface and are extend into the area of the first base.

8. semiconductor switching diode according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i e h n e t that the current path (13) through the second base (6) immediately below part of the second emitter (7) runs.

9. semiconductor switching diode according to claim 5 or 8, characterized g e k e n It should be noted that the second emitter has an opening (8) through which a part of the second base extends to the semiconductor surface and this Opening near the edge of the second emitter near the edge part (12) is arranged.

10. Semiconductor switching diode according to claim 9, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the contact (9) consists of a metal layer within the perimeter The second emitter is made up of that emitter with the second base inside the opening (8) connects.

11. semiconductor switching diode according to claim 9 and 10, characterized g e k e It is noted that the current path (13) runs from the contact (9) to the edge part (12).

12. Semiconductor switching diode according to claim 4, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the current path (13) on both sides through parts of the second emitter is limited.

13. Semiconductor switching diode according to claim 5 or 12, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the second emitter is an extending into the emitter area, Keyhole-shaped recess extending over the entire depth of this emitter area in the direction from the edge part (12) of the second base towards the center of the second emitter and the recess from part of the second base is filled out.

14. Semiconductor switching diode according to claim 13, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the contact (9) consists of a metal layer (11) within the circumference The second emitter is made up of that emitter with the second base inside the keyhole-shaped recess connects.

15. Semiconductor solenoid according to claim 13 and 14, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the current path (13) from the metal layer (11) through the Keyhole-shaped recess extends through to the edge part (12) of the second base.

16. Semiconductor switching diode according to claim 8 or 12, characterized g e k e It is noted that a metal layer (11) extends with its edge over the edge the second base extends into the area of the first base with the exception of an area which lies over the edge part (12) of the second base and an insulating layer (10) this metal layer (11) separates from the surface of the semiconductor in one area outside the second emitter.

17. Semiconductor switching diode according to one or more of claims 1 to 16, in that the first emitter consists of a P-doped The first base consists of an N-doped silicon epitaxial layer exists, which is in communication with one surface of the substrate, the second Base made of P-doped silicon and seen from the surface inside of a region of the epitaxial layer is arranged and the second emitter of N-doped Silicon arranged within the area of the second base and with the surface is in contact ..

18. # semiconductor switching diode according to claim 16, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the insulating layer consists of silicon dioxide arranged on the surface consists.

19. Semiconductor switching diode according to claim 17, characterized in that g e k e n n z E i c h n e t that a highly doped P-silicon area (80) spaced around the second Base is arranged around, is in contact with the substrate and the epitaxial layer surrounds.

20. Semiconductor switching diode according to claim 16 or 18, characterized in that g e k It is noted that the thickness of the insulating layer underlying the metal layer is less than 2,000 A.

21. Semiconductor switching diode according to one or more of claims 1 up to 20, thereby g e k e n n s e i c h -n e t that an electrically conductive ring (17) the surrounds second emitter on the surface of the second base and the current path (13) runs between the contact and the ring.

22. Semiconductor switching diode according to claim 21, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the current path (13) through the second base immediately below part of the second emitter runs.

23. Semiconductor switching diode according to claim 21, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the current path (13) through the second base through parts on both sides of the second emitter is limited.

24. Semiconductor switching diode according to claim 21, characterized in that g e k e n n z e i h e t that the conductive ring is an annular metal layer which is on the surface of the semiconductor is arranged.

25. Semiconductor switching diode according to claim 21, characterized in that g e k e n n z E I n e t that the conductive ring consists of a highly doped ring of semiconductor material and this semiconductor material is doped with a material of the same group is from which the second base was doped.

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