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Vielschicht-Halbleiteranordnung Die Erfindung bezieht sich auf Vielschzcht-Halbleiterw
anordnungen mit einem Schaltverhalten.
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Eine Form von Vielschicht-Halbleiteranordnungen mit einem Schaltverhalten
besteht aus einem Halbleiterkörper, der vier angrenzende PNPN-5chichten von abwechselnd
verschiedenem Leitungstyp, ein in niederohmschem Kontakt mit den beiden äußeren
Schichten stehendes Paar von Hauptelek troden und, wenn erforderlichp eine Steuerelektrode
aufweist.
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Es soll angenommen werden, daß eine Durchlaßspannung mit konstanter
Anstiegsgeschwindigkeit an eine solche Viel schicht-Halbleiteranordnung im Aus-Zustand
angelegt wird.
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Dabei kann die Durchlaßspannung an die Vielschicht-Halbleiteranordnung
ohne
Einschalten der Anordnung angelegt werden, bis sie die Maximelbzockierspannung erreicht,
die für die Anordnung eigentdmlich ist, falls die Anstiegsgeschwindigkeit der angelegten
Durchlaßspannung (im folgenden mit dv/dt bezeichnet) klein ist. Bei steigendem Wert
von dv/dt kann Jedoch eine unerwünschte Erscheinung auftreten, bei der die Vielschicht-Halbleiteranordnung
vorzeitig bei einer niedrigeren angelegten Durchlaßspannung als der Maximaiblockierspannung
für diese Anordnung eingeschaltet wird.
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Dieses Verhalten ist insofern nachteilig, als das Schaltverhalten
der Anordnung äußerst ungünstig beeinflußt wird und die Anordnung nicht mehr für
Steuerkreise verwendbar ist, da die Einschaltsteuerung der Anordnung von z. B. Vierschicht-
oder Fünfschicht-Dreianschluß-(oder Vieranschluß)-Aufbau durch ein Steuersignal
nicht erreicht werden kann.
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Wenn daher die dv/dt-Eignungsgrenze der Vtelschicht-Halbleiteranordnung
niedrig liegt, ist es erforderlich, einen Kondensator zwischen den Hauptelektroden
der Anordnung zum Senken der Anstiegsgeschwindigkeit der an den Hauptelektroden
angelegten Durchlaßspannung anzuschließen, damit die Anordnung nicht vorzeitig eingeschaltet
werden kann, auch wenn ein hoher Wert von dv/dt vorliegt. Dabei muß der Kondensator
eine um eo höhere Kapazität haben, Je niedriger die dv/dt-Eignungsgrenze liegt,
woraus sich der Nachteil ergibt, daß die Abmessungen der Anordnung groß werden.
Daher sollte die dv/dt-Eignungsgrenze so hoch wie möglich liegen.
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Eine bekannte Vierschicht-Dreianschluß-Halbleiteranordnung oder Thyristor
ist in Fig. 1 als Beispiel der Anordnungen nach dem Stand der Technik mit einer
hohen dv/dt-Lig nungsgrenze dargestellt. Diese Anordnung umfaßt einen Halbleiterkörper
111
mit Vierschichtaufbau, der aus abwechselnd angeordneten Schichten PE, N3, P3 und
NE verschiedenen eitungstyps besteht. Die Schicht N3 ist eine N-Basisschicht.
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Die Schichten PE und PB sind eine P-Emitterschicht und eine P-Basisschicht,
die an entgegengesetzten Seiten der N-Basisschicht NB so angeordnet sind, daß ein'erster
und ein zweiter PN-Übergang J1 und J2 zwischen diesen und der N-Basisschicht NB
gebildet werden. Die Schicht NE ist eine N-Emitterschicht, die in die P-Basisschicht
P3 eingebettet ist und deren Oberfläche so freiliegt, daß sich so ein dritter PN-Übergang
J3 zwischen dieser und der P-Basisschicht PB bildet. Eine Anode 112 und eine Kathode
113 sind mit niederohmschem Kontakt an der Oberfläche der P-Emitterschicht PE bzw.
der N-Emitterschicht NE angebracht. Eine Steuerelektrode 114 ist an der Oberfläche
der P-Basisschicht P3 vorgesehen, und ein Widerstand 115 ist zwischen der Kathode
113 und der Steuerelektrode 114 angeschlossen.
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Wenn bei dem Thyristor mit diesem Aufbau eine Spannung, die ein positives
Potential an der Anode 112 gegenüber der Kathode 113 liefert, d. h. eine Durchlaßspannung
für den Thyristor zwischen der Anode 112 und der Kathode 113 angelegt wird und man
ihren Wert nach und nach steigert, wird der zweite PN-Übergang J2 rückwärts vorgespannt,
und die Breite der Verarmungsschichten an den entgegengesetzten Seiten dieses PN-Überganges
J2 wächst, wodurch ein Verschiebungsstrom erzeugt wird. Dieser Verschiebungsstrom
wächst proportional dem Anstieg des Wertes von dv/dt. Weiter steigt mit dem Anstieg
der Durchlaßspannung auch der Sperrstrom, der durch den zweiten PN-Übergang J2 fließt.
Der Verschiebungsstrom und der Sperrstrom bewirken eine Vorspannung des dritten
PN-Überganges J3 in Durchlaßrichtung, wodurch eine Injektion von Ladungsträgern
induziert wird.
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Das Ausmaß, in dem der dritte PN-Übergang j3 vorwärts vorgespannt
wird, ist größer in den Umfangs teilen der N-Emitterschicht NE aufgrund des konzentrierten
Nachschub des Verschiebungsstroms und Sperrstroms von der Zone der P-Basisschicht
PB, die die N-Emitterschicht NE. nicht über.
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lappt, wenn man sie in der Stapelrichtung der Schichten betrachtet.
Infolgedessen bewirkt der hohe Wert von dv/dt eine Einschaltung an den Umfangs teilen
der N-Emitterschicht NE, wodurch sich ein Fehlbetrieb der Anordnung ergibt.
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Der Anschluß des Widerstandes 115 zwischen der Kathode 113 und der
Steuerelektrode 114 bei der bekannten Anordnung führt in gewissem Grade zur Unterdrückung
des Fehlbetriebs der Anordnung aufgrund der Tatsache, daß der Verschiebungsstrom
und der Sperrstrom, die in der Nachbarschaft der Steuerelektrode 114 fließen, durch
die Steuerelektrode 114 und den Widerstand 115 zur Kathode 113 geleitet werden,
wodurch die Geschwindigkeit sinkt, mit der der dritte PN.Übergang J3 vorwärts vorgespannt
wird. Dabei fließt ein um so größerer Betrag des Verschiebungsstroms und des Sperrstroms
durch den Widerstand 115 in die Kathode 113, und eine um so größere Wirkung des
Unterdrückens des Fehlbetriebs der Anordnung läßt sich erzielen, Je geringer der
Widerstandswert des Widerstandes 115 ist. Doch ist die Anordnung des Widerstandes
115 mit einem geringen Widerstandswert insofern nachteilig, als dann ein starker
Steuersignalstrom zum Einschalten der Anordnung erforderlich ist, da der Steuersignalstrom
ebenfalls durch den Widerstand 115 fließt.
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Bei der Vielschicht-Halbleiteranordnung der vorstehend beschriebenen
Art bewirkt nicht nur die hohe Anstiegegeschwindigkeit der angelegten Durchlaßspannung,
sondern auch
eine hohe Temperaturanstiegsgeschwindigkeit die unerwünschte
Erscheinung, bei der die Anordnung vorzeitig bei einer niedrigeren Spannung als
der für die Anordnung jeweils geltenden maximalen Blockierspannung eingeschaltet
wird. Dies ergibt sich daraus, daß der Temperaturanstieg der Anordnung einen Anstieg
des Sperrleckstromes am zweiten PN-Übergang J2 zur Folge hat und dieser Strom in
der gleichen Weise wie der Verschiebungsstrom wirkt, der auftritt, wenn die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit
dv/dt groß ist. Daher führt ein Versuch zum Erhalten einer Vielschicht-Halbleiteranordnung,
die durch den Temperaturanstieg nicht ung5natig beeinträchtigt wird, unvermeidlich
zu elnem-dem nach dem Stand der Technik ähnlichen Aufbau, und dies ist unerwünscht,
Bei einem Thyristor mit einer hohen Durchbruchspannung ist es übliche Praxis, einen
sogenannten abgeschrägten Aufbau zu verwenden, bei dem die Seitenflächen eines Halbleiterkörpers,
bei dem die PN-Übergänge an der Außenseite freiliegen, zur Ebene der PNÜbergänge
geneigt sind, damit die Durchbruchs spannung längs der, Übergangsoberfläche verbessert
wird. Indessen führt der abgeschrägte Aufbau zu einem weiteren Anstieg der ungünstigen
Wirkung des hohen Wertes von dv/dt und der hohen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit,
wie sie oben erläutert wurde.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vielschicht-Halbleiteranordnung
zu schaffen, die eine hohe dv/dt-Eignungsgrenze aufweist, trotz Temperaturschwankungen
stabil arbeitet und eine starke Eignung zum Aushalten eines steilen Eingangsstromanstiegs
di/dt besitzt, der beim Einschalten der Anordnung auftritt.
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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine
Vielschicht-lialbleiteranordnung mit mindestens einem Halbleiterkörper mit einem
Paar von Hauptoberflächen an den entgegengesetzten Enden und mit einer Mehrzahl
von zwischen den Hauptoberflächen so angeordneten Schichten, daß aneinander angrenzende
Schichten von verschiedenem Leitungstyp sind und PN-Übergänge zwischen sich bilden,
und einem Paar von in niederohmschem Kontakt an den Hauptoberflächen angebrachten
Elektroden, mit dem Kennzeichen, daß die an einer der Hauptoberflächen des Halbleiterkörpers
liegende äußerste Schicht eine Hauptzone in BerUhrung mit der einen Hauptelektrode
und eine Hilfszone aufweist, die ohne Berührung mit dieser Hauptelektrode und gegenüber
der Hauptzone durch die an die äußerste Schicht angrenzende Zwischenschicht isoliert
ist, und daß die Hauptzone mit der Hilfszone durch ein Widerstandselement verbunden
ist.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt
durch die schon erläuterte, bekannte Anordnung; Fig. 2 eine schematische Aufsicht
einer Vielschicht-Halbleiteranordnung gemäß einem AusfUhrungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2;
Fig.
4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der dv/dt-Eignungsgrenze und
dem Wert der Stärke des Stroms, der in einer Hilfszone fließt, wobei der WiderstandsWert
eines Widerstandselements gemäß Fig. 3 als Parameter genommen ist; Fig. 5 einen
schematischen Querschnitt eines anderen, gegenüber Fig. 2 und 3 modifizierten Ausfthrungsbeispiels;
Fig. 6 eine schematische. Aufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels bei Anwendung
der Erfindung auf einen Thyristor; Fig. 7 einen schematischen Querschnitt nach der
Linie VII-VII in Fig. 6; Fig. 8 eine schematische Aufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung; und Fig. 9 und 10 schematische Querschnitte zweier weiterer Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Das Einschalten einer Vielschicht-Halbleiteranordnung erfolgt, wenn
die Dichte des Stroms, der in die Endschicht fließt, die als Emitter fungiert, einen
bestimmten Wert überschreitet. Die Erfindung basiert auf dem Befund, daß die Teilung
der Endemitterschicht in eine Mehrzahl von Zonen an der Fläche, wo die Stromdichte
hoch ist, die Dichte des Stroms, der in die einzelnen Endschichtzonen fließt, verringern
kann. Es sollen nun bevorzugte AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
im einzelnen beschrieben werden:
Nach Fig. 2 und 3 umfaßt ein Halbleiterkörper
1 eine N-Emitterschicht NE, eine P-Basisschicht PB, eine N-Basisschicht NB und eine
P-Emitterschicht PE. Ein erster PN-Ubergang J1 wird zwischen der P-Emitterschicht
PE und der N-Basisschicht NB gebildet. Ein zweiter PN-Ubergang J2 wird zwischen
der N-Basisschicht N3 und der P-Pasisschlcht PB gebildet, und ein dritter PN-Ubergang
J3 wird zwischen der P-Basisschicht PB und der N-Emitterschicht NE gebildet.
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Eine Anode 2 und eine Kathode 3 sind in niederohmechem Kontakt mit
der P-Emitterschicht PE bzw. der N-Emitterschicht NE angebracht. Die N-Emitterschicht
NE umfaßt eine Hauptzone 11, die die Form einer Scheibe aufweist und im Kontakt
mit der Kathode 3 ist, und eine Hilfszone 12, die von der Hauptzone 11 durch eine
Nut 13, die bis zur P-Basisschicht PB reicht, isoliert und nicht in Kontakt mit
der Kathode 3 ist. Die Hilfszone 12 ist von ringförmiger Gestalt und umgibt die
Hauptzone 11. Die Hilfszone 12 ist mit einem Leiter 14 auf ihrer Oberfläche versehen.
Ein Widerstandselement 6 ist zwischen der Kathode 3 und dem Leiter 14 auf der Hilfszone
12 angeschlossen. Bei einem solchen Aufbau ist es möglich, die dv/dt-Eignungsgrenze
zu verbessern. Und zwar wird der Strom i1, der den Verschiebungsstrom und den Sperrstrom
umfaßt, die in den Umfangsteilen des zweiten PN-0berganges J2 auftreten, in eine
Stromkomponente i2, die in die Hauptzone 11, und eine Stromkomponente i3 unterteilt,
die in die Hilfszone 12 fließt. So läßt sich die Dichte des in die N-Emitterschicht
NE fließenden Stromes im Vergleich mit der vor der Unterteilung der N-Emitterschicht
NE in die Hauptzone 11 und die Hilfszone 12 verringern, so daß ein Einschalten der
Anordnung durch den Verschiebungsstrom und den Sperrstrom im wewesentlichen verhindert
wird.
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Es ist am günstigsten, den Widerstandswert des Widerstandselementes
6 so zu wählen, daß die Dichte des Verschiebungsstroms und des Sperrstroms in den
Umfangs teilen der Hauptzone 11 im wesentlichen der in der Hilfszone 12 gleich ist.
Jedoch muß der Widerstandswert des erfindungsgemäß verwendeten Widerstandselements
nicht notwendigerweise auf den Wert eingestellt werden, der die obige Beziehung
zwischen den Stromdichten in den Umfangsteilen der Hauptzone 11 und in der Hilfszone
12 ergibt, sondern das Widerstandselement 6 kann irgendeinen geeigneten Widerstandswert
aufweisen, vorausgesetzt, daß es zwischen der Hauptzone 11 und der Hilfszone 12
angeschlossen ist. Dies läßt sich ohne weiteres anhand der Fig. 4 einsehen, wo man
feststellt, daß nur das Anschließen des Widerstandselements 6 zwischen der Hauptzone
11 und der Hilfszone 12 die dv/dt-Eignungsgrenze im Vergleich mit dem Fall, in welchem
diese Zonen kurzgeschlossen oder nicht miteinander verbunden sind, merklich verbessern
kann.
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Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem kritischen Grenzwert von
dv/dt zum Einschalten der in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnung und dem Wert des Stroms
i3, der in die -Hilfszone 12 fließt, wenn der Widerstandswert des Widerstandselementes
6 als Parameter genommen wird. Man sieht in Fig. 4, daß die Anordnung nur den dv/dt-Wert
in der GröBenordnung von 1200 Volt/us aushalten kann, wenn die N-Emitterschicht
NE in die Hauptzone 11 und die Hilfszone 12 unterteilt ist und diese Zonen miteinander
kurzgeschlossen sind (wobei dies dem Fall äquivalent ist, in dem die N-Emitterschicht
NE nicht in solche Zonen unterteilt ist) oder diese Zonen 11 und 12 nicht miteinander
verbunden sind und der Widerstandswert unendlich groß ist, während die Anordnung
dv/dt-Werte
von 1200 Volt//ua bis 3300 Volt//us aushalten kann, wenn der Widerstandswert des
Widerstandselementes 6 im Bereich verschiedener Werte variiert wird. So kann der
Anschluß des Widerstandselements 6 von beliebigem Widerstandswert zwischen der Hauptzone
11 und der Hilfezone 12 die dv/dt-Eignungsgrenze gegenüber der vor der Untorteilung
der N-Emitterschicht NE in die Hauptzone 11 und die Hilfszone 12 verbessern.
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Während das Widerstandeelement 6 in den Fig. 2 und 3 in der Form
eines zwischen der Hauptzone 11 und der Hilfszone 12 angeschlossenen äußeren Widerstandes
dargestellt ist, kann auch ein Teil der N-Emitterschicht NE während der Bildung
der Nut 13 im Halbleiterkörper 1 unentfernt stehengelassen werden, um die gleiche
Wirkung wie die vorstehend beschriebene zu erzielen. Wenn ein solcher N-Bereich
in einem Teil der Nut 13 belassen wird, kann man den Widerstandswert dieses Teils
unter Bezugnahme auf Fig. 4 und auf der Basis der gewünschten dv/dt-Eignungsgrenze
bestimmen.
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Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Vielschicht-Halbleiteranordnung
nach Fig. 2 und 3. Während die N-Emitterschicht NE in Fig. 2 und 3 durch die Nut
13 in die Hauptione 11 und die Hilfszone 12 unterteilt ist, sind diese Zonen 11
und 12 in dem modifizierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 durch einen Teil der
P-Basisschicht PB voneinander isoliert. Ein solcher Aufbau bringt Vorteile gegenüber
dem nach Fig. 2 und 3 unter Fertigungsgesichtspunkten, obwohl die Anordnung nach
Fig. 5 und die Anordnung nach Fig. 2 und 3 wirkungsmäßig im Erzielen der erfindungsgemäßen
Vorteile gleich sind. Beim Herstellen der Anordnung nach Fig. 2 und 3 lt es nötig,
den Nutteil der N-Ealttorechicht NE nach der Bildung
der N-Emitterschicht
NE durch Ätzen zu entfernen, und so ist ein lästiger.Ätzvorgang unvermeidlich. Dagegen
läßt sich im Fall der Anordnung nach Fig. 5 die N-Emitterschicht NE durch Maskieren
des Teils der P-Basisschicht PB entsprechend dem unnötigen Bereich der N-Emitterschicht
NE und Anwendung einer sogenannten selektiven Di ffusions technik während der Bildung
der N-Emitterschicht NE leicht und genau in die Hauptzone 11 und die Hilfszone 12
unterteilen.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 6 und 7
wird die Erfindung auf einen Thyristor angewendet, und gleiche Bezugszeichen dienen
zur Bezeichnung gleicher Teile wie in Fig. 2 und 3. Bei dem Thyristor nach Fig.
6 und 7 weist eine N-Emitterschicht NE eine Hauptzone 11 im wesentlichen in der
Form einer Scheibe und eineringförmige, die Hauptzone 11 umgebende Hilfszone 12
auf. Ein Umfangsteil der Hauptzone 11 ist, wie durch das Bezugszeichen lla angedeutet,
ausgeschnitten, und eine Steuerelektrode 7 ist auf einem N-Bereich 71 über einer
P-Basisschicht PB an einer Stelle zwischen dem ausgeschnittenen Teil 11a und der
Hilfszone 12 aufgebracht. Die Hauptzone 11 ist an einem von der Steuerelektrode
7 entfernten Teil mit der Hilfszone 12 durch einen kleinen N-Bereich 15 verbunden,
der als Widerstandselement fungiert.
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Bei dem Thyristor mit diesem Aufbau läßt sich die dv/dt-Eignungsgrenze
aus den gleichen Gründen wie den im Zusammenhang mit der Anordnung nach Fig. 2 und
,3 beschriebenen verbessern. Weiter werden aufgrund der Zwischenfügung der Steuerelektrode
7 zwischen der Hauptzone 11 und der Hilfezone 12 die Teile der Hauptzone 11 und
der Hilfszone 12 neben der Steuerelektrode 7 zuerst durch den Steuersignalstrom
eingeschaltet,
und dann strömt der als Ergebnis des Einschaltens der Hilfszone 12 erzeugte Laststrom
durch die gegenüberliegenden Bereiche der Hauptzone 11 und der Hilfszone 12 von
der Hilfszone 12 in die Hauptzone 11, wodurch die Hauptzone 11 an ihrem ganzen Umfang
eingeschaltet wird. So läßt sich die Eignung, einen steilen Eingangsstromanstieg
di/dt, der während des Anschaltens der Anordnung auftritt, verbessern. Weiter fließt,
da die Steuerelektrode 7 auf dem N-Bereich 71 über der P-Basisschicht PB vorgesehen
ist, der Steuersignalstrom von der Steuerelektrode 7 direkt oder durch die Hilfszone
12 nur dann in die Hauptzone 11, wenn eine hohe Steuerslgnalspannung, die den PN-Ubergang
zwischen dem N-Bereich 71 und der P-Basisschicht PB durchschlägt, zwischen der Steüerelektrode
7 und der Kathode 3 angelegt wird. Daher läßt sich verhindorn, daß die Anordnung
aufgrund einer Störspannung zwischen der Steuerelektrode 7 und der Kathode 3 eingeschaltet
wird. Während das Widerstandselement (N-Bereich) 15 nach Fig. 6 und 7 als Bestandteil
des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet ist, kann statt dessen auch ein äußerer Widerstand
verwendet werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen.
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In Fig. 6 und 7 ist die Steuerelektrode 7 auf dem N-Bereich 71 über
der P-Basisschicht PB im Raum zwischen der Hauptzone 11 und der Hilfszone 12 vorgesehen.
Jedoch kann, wenn die Wirkung aufgrund der obigen Anordnung, d. h. die Verbesserung
der di/dt-Eignung oder der Steuersignaispannung für den Zweck zum Verhindern unbeabsichtigten
Einschaltens nicht erwartet wird, die Steuerelektrode 7 außerhalb der Hilfszone
12 angeordnet oder direkt auf der P-Basisschicht PB aufgebracht sein. Auch in' diesem
Fall können die Hauptzone 11, die Hilfszone 12 und der Bereich 71 voneinandee
durch
Teile der P-Basisschicht PB wie in Fig. 5 isoliert sein.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Erfindung
erneut auf einen Thyristor angewendet, und gleiche Bezugszeichen dienen zur Bezeichnung
gleicher Teile wie in Fig, 6 und 7. Im Thyristor nach Fig. 8 umfaßt eine N-Emitterschicht
NE ähnlich der nach Fig. 7 eine Hauptzone 11 von im wesentlichen Scheibenform und
eine bogenförmige Hilfszone 12 gegenüber der Hauptzone 11 auf einem Teil einer P-Basisschicht
PB. Ein Umfangsteil der Hauptzone 11 ist ausgeschnitten, wie mit 11a bezeichnet
ist, und eine Steuerelektrode 7 ist wie in Fig. 6 und 7 zwischen der Hilfszone 12
und dem ausgeschnittenen Teil 11a der Hauptzone 11 angeordnet. Die Hauptzone 11
ist mit den entgegengesetzten Enden der Hilfszone 12 huber ein Paar von kleinen
N-Bereischen 15 verbunden.
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Wenn die Betriebsfrequenz relativ niedrig ist und eine starke Thyristorstromkapzaität
benötigt wird, verkürzt man allgemein die Bogenlänge der Hilfszone 12 gegenüber
der Hauptzone.11' um den Leitquerschnitt des Überganges entsprechend Fig. 8 zu steigern.
Auch in einem solchen Fall wächst der den Verschiebungsstrom und den Sperrstrom
umfassende Strom im Teil der Hauptzone 11 in der Nachbarschaft des P-Basisschlehtteils,
der zur Anbringung der Hilfszone 12 und der Steuerelektrode 7 freiliegt, und es
ergibt sich eine unerwünschte Reduktion der dv/dt-Eignungsgrenze. Die Verbindung
der Hauptzone 11 und-der Hilfszone 12-untereinander durch die kleinen N-Bereiche
15 mit einem bestimmten Seitenwiderstand ist insofern vorteilhaft' als so eine unerwünschte
Verringerung der dv/dt-Eignungsgrenze
wirksam verhindert werden
kann, wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist die Erfindung
auf einen Mitteltor-Thyristortyp angewendet, und gleiche Bezugszeichen dienen zur
Bezeichnung gleicher Teile wie in Fig. 2 und 3. Beim Thyristor nach Fig. 9 ufaßt
eine N-Emitterschicht NE eine Hauptzone 11 in. der Form einer Scheibe mit eines
Mittelöffnung lib zum Freilegen eines Teils einer P-Basisschicht PB und eine ringförmige
Hilfszone 12, die die Hauptzone 11 im Abstand über eine Nut 13 auf der P-Basisschicht
PB umgibt. Eine zentrale Steuerelektrode 7 ist auf einem N-Bereich 71 über der P-Basisschicht
PB in der Mittelöffnung lib aufgebracht. Ein Widerstandselement 6 verbindet die
Hauptzone 11 mit der Hilfszone 12.
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Bei einem Thyristor mit. einer hohen Durchbruchappannung wird allgemein
ein sogenannter abgeschrägter Aufbau verwendet, bei dem die Oberflächen eines Halbleiterkörpers,
an denen die PN-Ubergänge nach außen freiliegen, gegenüber der Ebene der PN-Übergänge
geneigt sind. Nach diese Aufbau ist die Kathodenseitenfläche des Halbleiterkörpers
im Vergleich mit dessen Anodenseitenfläche sehr klein. Infolgedessen konzentrieren
sich der Verschiebungsetrom und der Sperrstrom in den Umfangsteilen der N-Emitterschicht,
wodurch die dv/dt-Eignungsgrenze in solchen Teilen werrlngert wird. Der Aufbau nach
Fig. 9 ist demgegenüber derart verbessert, daß die unerwünschte Verringerung der
dv/dt-Eignungsgrenze in den Umfangsteilen der N-Emitterschicht befriedigend zu verhindern
ist.
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Fig. 10 zeigt eine Abwandlung des Thyristoraufbaus nach Fig. 9. Beim
Thyristor in Fig. 10 umgibt eine zudätzliche ringförmige Hilfszone 12 den N-Bereich
71, auf dem die Steuerelektrode 7 aufgebracht ist. Beim Mitteltor-Thyristortyp kann
sich das gleiche Problem, wie es bei den Umfangsteilen der N-Emitterschicht NE auftritt,
im Mitteltorteil ergeben, wo ein Teil der N-Emitterschicht NE zur Anbringung der
Steuerelektrode 7 entfernt ist. Daher ist eine Anordnung gemäß Fig. 10 im Fall des
Mitteltor-Thyristortyps vorteilhafter als die bekannte.
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Bei den Anordnungen nach den Fig. 8, 9 und 10 lassen sich die Hauptzone
11 und die Hilfszone 12 sowie diese Zonen und der Bereich mit der Mittelelektrode
7 voneinander auch durch Teile der P-Basisschicht P3 in der in Fig. 5 gezeigten
Weise isolieren.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ihre Anwendung auf Vierschicht-Zweianschluß-Halbleiteranordnungen
und Vierschicht-Dreianschluß-Halbleiteranordnungen beschrieben.
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Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung auch auf Fünfschicht-Zweianschluß-
und Fünfschicht-Drejanschluß-Halbleiteranordnungen anwendbar ist.