DE2217604A1

DE2217604A1 - Gategesteuerter Halbleiterschalter

Info

Publication number: DE2217604A1
Application number: DE19722217604
Authority: DE
Inventors: Takeshi Horinaga Hiroshi Ohtsu Takaji; Hayashi Hisao; Atsugi Kanagawa Matsushita (Japan). P
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1971-04-13
Filing date: 1972-04-12
Publication date: 1972-11-16
Also published as: JPS5242034B1; GB1390367A; CA958817A; NL7204986A; DE2217604B2

Description

SE/ME

SONX CORPORATION,
7-35 Kitashinagawa-6,
Shinagawa-ku
Tokyo / Japan

Patentanmeldung

Gategesteuerter Halbleiterschalter

Die Erfindung betrifft Halbleiterelemente, insbesondere PNPN-Halbleiter, welche durch Anlegen einer Spannung bestimmter Polarität an eine einzige Steuerelektrode zwisehen zwei extremen Impedanzwerten umschaltbar sind.

oolche Halbleiter-Schalterelemente, welche gewöhnlich als Gate-Abschalt-Halbleiter (gate-turn-off type semiconductors) mit der Kurzbezeichnung GTO oder als gategesteuerte Halbleiterschalter (gate controlled semiconductor switches mit der Kurzeichnung GGS) bezeichnet werden, weisen gewöhnlich eine Sandwich- Konstruktion auf. Liese ist gebildet von einem ersten P-Bereich, von einem darauffolgenden II-Bereich, von einem darauffolgenden zweiten P-Boreich und schliesslich von einem

209847/1030

ORIGINAL !WSf-ECTBD

darauffolgenden zweiten N-Bereich. Der Einfachheit halber sollen diese Bereiche nachfolgend'als PI-, N1-, P2- und N2-Bereich "bezeichnet werden. Der P1-Bereich bildet die Anode des Elementes, während der N2-Bereich die Kathode des. Elementes bildet. Mt dem P2-Bereich ist eine Elektrode verbunden, welche als Gate-Elektrode wirkt.

Wenn der Gate-Elektrode eine positive Spannung, der Anode eine positive Spannung.und der Kathode eine negative Spannung zurückgeführt wird, so wird der GCS eingeschaltet und zwischen Anode und Kathode fliesst ein Strom in Durchlassrichtung. Wenn der Gate-Elektrode ein negatives Potential zugeführt wird, so wird der Strom abgeschaltet. Bei diesen Elementen besteht jedoch ein Problem darin, dass der innere Widerstand im P2-Bereich einen übermässig hohen Steuerstrom· zur Vorspannung in Sperrichtung erfordert, um den N2-Bereich zu sperren. Der Steuerstrom ruft an dem inneren Widerstand einen Spannungsabfall hervor, wodurch die gewünschte Vorspannung in Sperrichtung nur dann erreicht wird, wenn die Teile des N2-Bereiches in unmittelbarer Nähe der Steuerelektrode angeordnet werden.

Wenn der innere Widerstand des P2-Bereich.es durch Erhöhung der Dotierungsdichte in dem P2-Bereich reduziert wird, so wird auch die von dem N2-Bereich ausgehende Elektroaien-Iiijketionswirkung in den P2-Bereich in weitem Hasse reduziert. Dies ist jedoch von Nachteil, da für den GGS die Forderung besteht, dass er der Bedingung cur + ccp ungefähr gleich 1 genügen soll, wobei a_N und ocp die Stromverstärkungen der beiden N2-P2-N1- und P2-N1-iP1-Transistorkomponenten darstellen, aus welchen das PNPN-Element aufgebaut ist. Es ist auch möglich, den N2-iBereich so zu formen, dass er aus schmal en Teilbereichen besteht, welche beispielsweise die ϊ'οπιι eines Kammes oder eines Sternes haben können, so dass der zentrale Teil des Elementes leicht in Sperrichtung vorgespannt werden kann, um den GCS umzuschalten.

209 8 47/ iO3 0

Bei mit hohem Strom aufweisenden Elementen dieser Type muss jedoch-der Teil des N2-Bereiches, welcher mit der Kathodenzuleitung verbunden ist, relativ gross bleiben. Der zur Verbindung mit der Zuleitung vorgesehene Teil des ΪΓ2-Bereiches kann dadurch nicht wirksam abgeschaltet xirerden, wodurch das Element infolge.eines überhähten Stromes zerstört wird, welcher allein durch den H2-Bereich unter der Oberfläche der Zuführungsleitung fliesst.

Der oben dargestellte Nachteil und weitere Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Halbleiterelement vermieden, welches aus einem Halbleiterkörper mit aufeinanderfolgenden angrenzenden Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeitstype, einschliesslich zwei Endzonen und einer Vielzahl von Zwischenzonen, und mit äusseren Verbindungen für jede der Endzonen und für eine ausgewählte Zwischenzone, welchen äusseren Verbindungen von einer äusseren Spannungsquelle eine Spannung zugeführt wird. Die ausgewählte Zwischenzone befindet sich direkt neben einer der Endzonen und hat einen ausgewählten Teil, welcher direkt mit der äusseren Verbindung mit der benachbarten Endzone fluchtet. Der ausgewählte Teil bildet zusammen mit einem entsprechenden angrenzenden Teil der benachbarten Endzone eine PN-Übergang, welcher im wesentlichen nicht-leitend ist, unabhängig von der Polarität der Spannungen, welche an die mit der Zwischenzone verbundene Elektrode und an die mit der erwähnten Endzone verbundene Elektrode gelegt werden.

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung hat der erste Teil der ausgewählten Zwischenzone eine bestimmte Dotierungskonzentration, welche wesentlich grosser ist als die Dotierungskonzentration des übrigen Teiles der ausgewählten Zwischenzone. Gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat der erste Teil der ausgewählten Zwischenzone eine Dicke in Richtung des Stromflusses zwischen den Endverbindungen, welche wesentlich grosser als die Dicke dec übrigen Teiles der ausgewählten Zone ist. Gemäss einer

209847/1030

noch anderen Ausführungsform der Erfindung hat der erste Teil sowohl eine grössere Dotierungskonzentration als auch eine grössere Dicke als der übrige Teil der ausgewählten Zwischenzone.

Da der nicht-leitende Teil der PN-ITberganges, der sich zweisehen der Zwischenzone und der Endzone herausbildet, direkt unterhalb der Endverbindung liegt, kann der übrige Teil des .PN-Überganges bei allen Ausführungsformen der Erfindung durch Anlegen einer Spannung vorbestimmter Polarität und Grosse an die mit der ausgewählten Zwischenzone verbundene Elektrode ausgeschaltet -(nicht-leitend gemacht) werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Teil der Endzone, mit dem die Endverbindung verbunden ist, leitend bleibt und durch überhöhte Ströme z*-erstört wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein PNPN-Sehalterelement, mit dem hohe Strome geschaltet werden, wobei jedoch nur relativ niedrige Schaltströme erforderlich sind, um das Element leitend oder nicht-leitend zu machen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 und 1A schematische Darstellungen eines typischen

Vier-Zonen-PNPN-Halbleiterelementes; Fig. 2A bis 2D schematische Darstellungen des Teiles des zweiten N-Bereiches, welcher Elektronen in den zweiten P-Bereich injiziert, wobei die Verkleinerung dieses Teiles erkennbar ist, wenn der Gate-Elektrode eine negative Spannung zugeführt wird;

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf ein PNPN-HaIbleiterelement; Fig. M- eine Ansicht von oben auf ein zweites PNPN-HaIb-

leiterelement;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Konstruktion eines Halbleiterelementes gemäss einer ersten Ausführungs-

209847/1030

form der Erfindung;
.Fig. 6 eine scheinatische Darstellung der Konstruktion eines

Halblexterelementes gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
I'lg. 7 eine scliematisclie' Darstellung der Konstruktion eines Halbleiterelement es geinäss -einer dritten Ausführungs-

form der Erfindung; und
i'ig. 8A bis 8i^! schema ti sehe Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterelementes gemäss l'ig. 7.

In i'ig. 1 ist die allgemeine Konfiguration eines PNPN-HaIb-1eiterelementes nach dem Stand der Technik dargestellt. Dieses Halbleiterelement v/eist eine i'olge von angrenzenden Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeitstypen auf. Das Halbleiterelement zeigt einen bandwich-Aufbau aus einem ersten P-Bereich, la, einem ersten IT-Bereich 1T1, einen zweiten P-Bereich P2 und einen zweiten N-Bereich N2. Diese Bereiche bilden zusammen das PITPN-Halbleiterelement 10. Die Anodenelektrode ist mit dem P1-Bereich und die Kathodenelektrode 14 mit dem 1T2-Bereich verbunden. Der positive Anschluss einer äusseren Gleichsparui-Ungsquelle 16 int über einen Lastwider stand 18 mit der Anode 12 verbunden. Der negative Anschluss der Lpannungsquelle 16 ist mit der Kathode 14 verbunden. An dem P2-Bcreich befindet sich eine Gate-Elektrode 20.

Lei der Herstellung des Halbleiterelementes wurde von einem If-Ausgyarigsmaterial N1 ausgegangen, in das die erste und die zv/eite P-Schicht an entgegengesetzten Seiten eindiffundiert wurden. Darm wurde der zweite N-Bereich in den mittleren Teil der Oberfläche des zweiten P-Bereichen eindiffundiert. Der zv/eite P-iio reich umgibt daher den zweiten N-Bereich allseitig ;.iit AusnaJime einer Aus senf la ehe des N2-Bereiches, an v/elcher 'J-Lo iieühodc-üelektrode 14 anliegt.

/ici.x. dor Gate-Elektrode 20 eine positive Spannung zugeführt v;ird, so v/ird das Halbleiterelement 10 eingeschaltet. Dadurch

209847/1030

fliesst zwischen der Anodenelektrode 12 und der Kathodenelektrode 14 ein Strom in Durchlassrichtung. Wenn der Gate-Elektrode 20 ein negatives Potential zugeführt wird, so fliesst von der Kathode 14 zu der Gate-Elektrode 20 ein Sperrsteuerstrom IG. Wenn dieser Strom genügend stark ist, so führt der gesamte P2-N2-Übergang in ßperrichtung vorgespannt und der Strom I wird im wesentlichen abgeschaltet. Wie man den Fig. 2A bis 2D entnehmen kann, wird der schraffierte Teil des N2-Bereiches, welcher Träger (Elektronen) in den P2-Bereich injiziert, graduell reduziert, wenn der Gate-Elektrode 20 eine negative Spannung zugeführt wird. Der injizierende Teil ist in Pig. 2D im Vergleich zu dem Rest des N2-Bereiches relativ klein. Infolge der inneren Impedanz E des Elementes 10 des N2-Bereich.es kann jedoch keine vollständige Abschaltung erfolgen, es sei denn, dass ein extrem hoher Sperrsteuerstrom fliesst. Es besteht jedoch noch ein von der Kathodenelektrode 14 entfernter Teil, welcher noch in Durchlassrichtung vorgespannt ist. In diesem Teil werden die Elektronen noch in den P2-Bereich injiziert. Dadurch wird das bekannte partielle Schalten verursacht, welches in einem Halbleiterelement der vorliegenden Type unerwünscht ist.

Wenn der Plächenwiderstand des P2-Bereich.es reduziert wird oder wenn die Breite des N2-Bereich.es zwischen den Gate-Elektroden reduziert wird, dann wird auch der innere Widerstand R reduziert. Dadurch kann das Halbleiterelement vollständig ausgeschaltet (nicht-leite-nd gemacht) werden, wenn die Dotierungsdichte des P2-Bereich.es jedoch erhöht wird, um den KLäch enwiderstand zu reduzierten, dann vermindert sich die von dem N2-Bereich in den P2-Bereich übergreifende Injektionswirkung. Dies ist insofern von Nachteil, als für das Halbleiterelement gefordert ist, dass es der Bedingung (Xm + tt-r = 1 genügt, wobei ct^ und ccp die Stromverstärkungen des N2-P2-N1-Bereiches und des P2-N1~P1-Bereich.es des Halbleiterelementes 10 darstellen (siehe I'ig. 1A). Hier liegt also eine Grenze bei der Reduzierung der Plächenwiderstandes

209847/10 30

des P2-Bereiches vor»

Wenn man dem N2~Bereich die Form eines Kammes oder eines Sternes verleiht (Mg. 3 und 4), dann kann der schmale N2-Bereich leichter ausgeschaltet (nicht-leitend gemacht) werden, da eine weniger starke Sperrsteuerspannung erforderlich ist, um in den P2-N2-übergang einzudringen und diesen in Sperrrichtung vorzuspannen. Es ist jedoch noch nötig, mit dem N2-Bereich einen ZuIeitungsdraht (Kathode) zu verbinden, wobei dieser Zuleitungsdraht einen.Strom von etwa 500 Ampere leiten muss. Die Folge davon ist, dass zumindest ein Teil des N2-Bereiches notwendigerweise gross genug gemacht werden muss, um diesen Zuleitungsdraht aufzunehmen. Der Drahtveriindungsabschnitt ist bei dem kammförmigen U2-Bereich des in Fig. dargestellten Halbleiterelementes mit der Bezugsziffer 24 und bei dem sternförmigen N2-Bereich des in Fig. 4 dargestellten Halbleiterelementes mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet.

Wenn es gewünscht ist, den G-CS auszuschalten (nicht-leitend zu machen), so wird bei jedem dieser Halbleiterelemente d.er streifenförmige Teil des K2-Bereiches ausgeschaltet. Die Verbindungsabschnitte 24 und 26 für die Zuführungen werden dabei jedoch nicht ausgeschaltet und führen daher infolge der Konzentration des Stromes in diesen Abschnitten zu einer Zerstörung des Halbleiterelementes. Eine der Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, diesen Nachteil herkömmlicher gategesteuerter Schalter zu vermeiden.

Es soll nunmehr wieder Bezug genommen werden auf den in Fig. dargestellten GCS. Dieser besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil enthält den Abschnitt des N2-Bereiches, mit wel- '■ ehern die Zuleitung verbunden ist, sowie diejenigen Abschnitte des P2-Bereich.es und des U1 -Bereiches, welche mit dem erwähnten Verbiridungabschnitt fluchten. Der erste Teil muss sich stets im ausgeschalteten (nicht-leitenden) Zustand befinden und daher der Bedingung α™ + αρ. kleiner als Λ (aber grosser

2098A7/1030

als Null) genügen. Der zweite Teil des GTO enthält den Abschnitt des N2-Bereich.es, welcher nicht mit der Zuleitung verbunden ist sowie die entsprechenden Abschnitte des P2-Be~ reiches und des N1-Bereich.es. Diese Abschnitte bilden die aktiven Teile des GCS. Der zweite Teil muss der Bedingung ^aN2 ^{+ a}P~ ^etwa gleich oder grosser als 1 genügen.

Es soll nunmehr Bezug genommen werden auf EIg. 5· Bei der hier dargestellten Möglichkeit, den ersten Teil des GCS entsprechend der vorliegenden Erfindung inaktiv zu machen, wird ein Abschnitt JO des P2-Bereiches, welcher in Bezug auf die Kathodenzuleitung 28 axial fluchtend mit dieser angeordnet ist, höher dotiert als der Rest des P2-Bereiches. Dadurch wird die Elektronen-Injektionswirksamkeit zwischen dem betreffenden Abschnitt des N2-Bereiches und dem Abschnitt JO des P2-Bereiches erniedrigt.

Eine andere Möglichkeit, um den ersten Teil des GCS entsprechend der vorliegenden Erfindung inaktiv zu machen, besteht darin, die Dicke d^, eines Abschnittes 30' der P2-Bereiches, welche in Bezug auf die Kathodenzuleitung 28 axial fluchtend mit dieser angeordnet ist, grosser als die Dicke do des übrigen Teiles des P2-Bereiches zu machen (Fig. 6). Dieses hat den Erfolg, dass die Stromverstärkung cur,, des NPN- Element es, welches aus dem Abschnitt 30' und den entsprechenden benachbarten Abschnitten des N2-Bereiches und den N1-Bereiches besteht, reduziert wird. Wenn die Stromverstärkung des PNP-Elementes, welches aus dem Abschnitt 30' und den entsprechenden benachbarten Abschnitten des N1-Bereiches und des Pi-Bereiches besteht, mit dp,, bezeichnet wird, dann muss ccj™ + kp^, kleiner als 1 sein. Ein typischer Wert für die Dicke d,. ist 35 Mikron; ein typischer Wert für die Dicke d₂ ist 30 Mikron.

Gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden oben dargestellten riassnahmen miteinander kombiniert, wie es die Fig. 7 zeigt. Hier ist der

209847/1030

Abschnitt 30 des P2-Bereiches, welcher axial fluchtend mit der Kathodenzuleitung 28 angeordnet ist, stärker dotiert als der übrige Teil des P2-Bereiches. Ausserdem ist die Dicke des Abschnittes 50" entlang der Richtung des Stromflusses zwischen der Anode 12 und .der Kathode 14 grosser als die Dicke des übrigen Teiles des P2-Bereiches. Die /vergrösserte Dicke und Dotierungskonzentration des Abschnittes 30" hängen voneinander ab. Wenn beispielsiireise die Differenz der Dotierungskonzentration en hoch ist, so braucht die Differenz zwischen der Dicke des Abschnittes 30 und dem übrigen Teil des P2-Bereiches weniger gross sein.

Es soll nunmehr Bezug genommen werden auf Fig. 8, in welchem ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelementes nach Fig. 7 dargestellt ist. Zunächst wird ein flaches Siliconsubstrat aus N-leitendem Material 34 mit einer Dotierungs-

14 ⁷i

dichte von 10 Atomen pro cm-^ auf einer seiner Flachseiten mit einer Maske 36 ^aus Siliciumdioxid und an seiner anderen Flachseite mit einer Schutzschicht 37 bedeckt. Die Maske 36 v/eist ein Loch 38 auf, durch welches P-Halbleitermaterial in die Schicht 34 mit Hilfe der bekannten Diffusionstechniken eindiffundiert wird (Fig. 8b). Das P-Halbleitermaterial hat eine Dotierungsdichtung von etwa 10 " Atomen pro cm*.

Die Maske 36 wird danach teilweise weggeätzt, derart, dass das Loch 38 grosser wird. Das ist in Fig. 8c dargestellt. Nun wird ein P-Halbleitermaterial mit einer Dottierungsdichte von etwa 10 ' Atomen pro cm^ in einen Bereich 42 eindiffundiert, welcher den Bereich 40 enthält, jedoch wesentlich breiter ist (Fig. 8d). In dem Bereich 40 wird ferner ein zweites P-leitendes Halbleitermaterial eindiffundiert, um diesen Bereich entlang der Längsachse tiefer zu machen als an den übrigen Teilen des Bereiches 42. Die gegenüberliegende Flachseite des Substrates 34 wird ebenfalls mit einem P-leitenden Bereich 44 versehen, welcher eine Dotierungskonzentration von

19 ⁷J

etwa 10 ^J Atomen pro cfo/ aufweist und mit den gewähnlichen

209847/1030

- ίο -

Diffusionstechniken hergestellt wird.

Wie man der Fig. 8e entnehmen kann, werden die Oberseite des Bereiches 42 und die Unterseite des Substrates 34 zunächst mit einer Maske 46 aus Siliciumdioxid bedeckt, welche eine Apertur 48 enthält. Durch' diese Apertur 48 wird umleitendes Material 50 in Form eines Sternes oder eines Kammes (siehe Fig. J und 4) mit Hilfe der übliphen Technik in den Bereich 42 und in den Bereich 40 eindiffundiert. Schliesslich wird der F-Bereich 44 noch mit einer Anodenelektrode und der N-Bereich 50 mit einer Kathodenelektrode versehen. Mit der Elektrode 54 wird eine Zuleitung 56 verbunden. Die Oberseite des P-Bereiches 42 wird ausserdem mit Gate-Elektroden 58 versehen.

Wie im Zusammenhang mit der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Kathodenzuleitung 56 entlang der Stromflussrichtung zwischen der Kathodenzuleitung 56 und der Anode 52 axial fluchtend mit dem P-Bereich 40 ausgerichtet. Ein Teil 60 des N2-Bereiches entspricht dem Bereich 40 und befindet sich zwischen dem Bereich 40 und der Kathodenzuleitung 56. Dadurch, dass man den P-Bereich 40 entlang dem Hauptstromflussweg dicker als den übrigen Bereich 42 der P-Schicht macht und dadurch, dass man die Dotierungskonzentration des P-Bereiches 40 höher wählt, wird die Injektiongswirksamkeit des Teiles 60 des N-Bereiches 50 so weit reduziert, dass der zwischen den Teilen 60 und 40 des GCS gebildete PN-Übergang stets ausgeschaltet (nicht-leitend) ist, unabhängig von der Polarität der Schaltspannungen, welche den Gate-Elektroden 58 zugeführt werden. Der Teil 60 des N-Bereiches, der direkt unter der Zuleitung 56 liegt, wird daher nicht veranlasst, einen überhöhten Strom zu führen, wenn der GGS ausgeschaltet ist.

209847/1030

Obwohl im Zusammenhang mit der ELg. 8 nur eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Zwischenzone P beschrieben wurde, bei der ein Teil eine höhere Dotierungskonzentration aufweist, als die übrige Zwischenzone, und bei der dieser Teil dicker als die übrige P-Zone ist, sind auch andere Ausführuiigsformen im fiahmen der Erfindung denkbar, bei denen nicht beide Massnahraen gleichzeitig getroffen wurden, sondern bei denen die Zwischenzone entweder nur eine höhere Dotierungskonzentration oder eine grössere Dicke hat. Der N-Bereich 50 wurde ausserdem nur im Zusammenhang mit einer Hamm- oder einer Sternkonfiguration beschrieben; es sind jedoch andere Ausführungsformen denkbar, bei denen auch andere Konfigurationen verwendet sind, die sich ebenfalls dadurch auszeichnen, dass der IT-Bereich in schmale streifenförmige Elemente und einen Zuleitungs-Verbindungabschnitt zerlegt ist, der eine relativ grosse Querschnittsfläche hat.

Schliesslich soll noch darauf hingewiesen werden, dass sich die Erfindung sowohl auf NPHP-Halbleiterelemente als- auch auf PNPN-Halbleiterelemente anwenden lässt. Bei HPHP-HaIbleiterelementen kann &s gleiche Prinzip, wie oben beschrieben, verwendet werden; es sind lediglich die Polaritäten der Halbleiterbereiche umzukehren.

Ansprüche: 209847/1030

Claims

- 12 Ansprüche

Halbleiterelement, bestehend aus einem. Halbleiterkörper, welcher aus aufeinanderfolgenden, angrenzenden Zonen entgegengesetzter Leitfähigkeit zusammengesetzt ist, wobei sich eine Vielzahl von Zwischenzonen zwischen zwei Endzonen befinden und wobei jede der beiden Endzonen sowie eine ausgewählte Zwischenzone mit einer äusseren Zuleitung versehen ist, um diesen Zonen von einer äusseren Spannungsquelle eine Spannung zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählte Zwischenzone (P2, 42) direkt an die eine Endzone (N2, 50) angrenzt und einen ersten Bereich (30, 30', 30"» 40) aufweist, welcher mit der äusseren Zuleitung (28, 56) der erwähnten einen Endzone (N2, 50) fluchtet, dass der erste Bereich (30, 30', 30", 40) zusammen mit dem entsprechenden angrenzenden Bereich (60) der erwähnten einen Endzone (N2, 50) einen PN-Übergang bildet, welcher im wesentlichen nicht-leitend ist, unabhängig von der Polarität der Spannungen, die der mit der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42) verbundenen äusseren Zuleitung (20, 58) und der mit der erwähnten einen Endzone (N2, 50) verbundenen äusseren Zuleitung (28, 56) von der äusseren Spannungsquelle zugeführt werden.

Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (30) der ausgewählten Zwischenzone (p2, 42) eine Dotierungsdichte hat, die wesentlich grosser als die Dotierungsdichte des übrigen Bereiches der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42) ist.

Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (30') der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42) in Richtung des Stromflusses zwischen den beiden äusseren Endzuführungen (28, 12, 56, 52) eine Dicke hat, die wesentlich grosser als die Dicke des übrigen Bereiches der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42) ist. '<

209847/1030

4. Halbleiterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (30", 40) der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42) sowohl eine grössere Dotierungsdichte als auch eine wesentlich grössere Dicke in Richtung des Stromflusses zwischen den beiden äusseren Endzue.ltiungen (28, 12, 56, 52) hat als der übrige Bereich der ausgewählten Zwischenzone (P2, 42).

5· Halbleiter-Schalterelement mit einer ersten Zone aus P-leitendem Halbleitermaterial, mit einer zweiten Zone aus IT-leitendem Halbleitermaterial, mit einer dritten Zone aus P-leitendem Halbleitermaterial und mit einer vierten Zone aus N-leitendem Halbleitermaterial, wobei die ersten, zweite, dritte und vierte Zone in der zuvorangegebenen Folge aneinander angrenzend angeordnet sind, mit einer mit der ersten Zone verbundenen Anodenzuleitung, mit einer mit der vierten Zone verbundenen Kathodenzuleitung, und mit mindestens einer mit der dritten Zone verbundenen Gate-Zuleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone (P2, 42) und die vierte Zone (B2, 50) jeweils ausgewhälte Bereiche (JO, 30', 30", 40, 60) aufweisen, welche miteinander und mit der zu der vierten Zone (N2, 50) führenden Kathodenzuleitung (28, 56) fluchten, und dass die ausgewählten Bereiche (JO, 30', 30", 40, 60) einen PN-Übergang bilden, welcher im wesentlichen nichtleitend ist, unabhängig von der Polarität der Spannungen, welcher der G-ate-ZueJLting (20, 58) und der Kathodenzuleitung (28, 56) von einer äusseren Spannungsquelle zugeführt werden.

6. Halbleiter-Schalterelement nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zone (P1, 44) und die zweite Zone (N1,34) jeweils ausgewählte Bereiche aufweisen, welche mit den ausgewählten Bereichen (30, 30', 30", 40, 60) der dritten Zone (P2, 42) und der vierten Zone (W2, 50) fluchten, dass die ausgewählten Bereiche der zweiten, dritten und vierten Zone drei MPN-Halbleiterelemente

209847/1030

mit der Stromverstärkung α^ρ. bilden, dass die ausgewählten Bereiche der ersten, zweiten und dritten Zone drei PNP-Halbleiterelemente mit der Stromverstärkung (Xp,. bilden, und dass die Summe der Stromverstärkungen OL^y. und αρ. wesentlich kleiner als 1, jedoch grosser als O ist.

Halbleiter-Schalterelement nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Zone (N2, 50) einen Zuleitungs-Verbiridungsbereich (24, 26) aufweist, mit dem die Kathodenzuleitung (28, 56) verbunden ist, und dass die vierte Zone (N2, 50) ferner eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die miteinander und mit dem Zuleitungs-Verbindungsabschnitt (24, 26( verbunden sind, jedoch untereinander einen Abstand haben und eine Querschnittsfläche aufweisen, welche wesentlich geringer ist als die Querschnittsfläche des Zuleitungs-Verbindungsabschnittes (24, 26).

Der Patentanwalt

209847/1030