DE2351783C3 - Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) - Google Patents
Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac)Info
- Publication number
- DE2351783C3 DE2351783C3 DE2351783A DE2351783A DE2351783C3 DE 2351783 C3 DE2351783 C3 DE 2351783C3 DE 2351783 A DE2351783 A DE 2351783A DE 2351783 A DE2351783 A DE 2351783A DE 2351783 C3 DE2351783 C3 DE 2351783C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zones
- zone
- semiconductor body
- control
- main surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
- H01L29/747—Bidirectional devices, e.g. triacs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thyristors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1; vgl. DE-OS 22 61 819.
Ein Triac dient zur Steuerung elektrischer Leistung in beiden Stromrichtungen. Seine Wirkungsweise ist z. B.
in der DE-OS 14 89 894 erläutert.
Um einen Triac universell einsetzen zu können, ist Voraussetzung, daß die benötigte Zündenergie niedrig
und in allen Betriebsbedingungen gleich groß ist Man kennt bei einem Triac vier Betriebsbedingungen
bezüglich der Zündung, die sogenannten Zündquadranten, und zwar kann die erste Hauptelektrode negativ
5 oder positiv gegenüber der zweiten Hauptelektrode und die Steuerelektrode jeweils positiv oder negativ
gegenüber der ersten Hauptelektrode sein.
Aus der DE-OS 22 61 819 ist ein Triac bekannt, bei
dem zur Symmetrierung und Erniedrigung der Zündströme eine kreisringförmige Geometrie und eine
laterale Versetzung der jeweiligen Außenschichten vorgesehen ist, damit die Steuerströme für die vier
Zündquandranten wenigstens in der gleichen Größenordnung liegen.
Aus der DE-OS 21 22 121 ist ein Halbleiterschalter bekannt, der nur eine einzige Steuerzone besitzt und
deshalb auch nur in zwei Quadranten angesteuert werden kann. Die Steuerelektrode ist durch einen
Graben zwischen Steuerelektrode und erster Haupt-
elektrode, der bis in die mittlere der drei inneren Zonen
hineinreicht, abgetrennt
Bei den bekannten Triacs besteht eine enge Kopplung zwischen Zünd- und Kommutierungsverhalten. Ein
Triac mit hoher Zündempfindlichkeit besitzt eine geringe du/df-Festigkeit und umgekehrt. Dies ist
besonders dann von Nachteil, wenn mit Hilfe eines Triacs eine induktive Last gesteuert werden soll. In
einem solchen Fall eilt die Spannung dem Laststrom vor. Wenn der Laststrom durch Null geht, springt die
jo Spannung auf den dem Sinus der Phasenverschiebung
zwischen Spannung und Strom entsprechenden Wert. Die Anstiegsgeschwindigkeit wird lediglich durch die
Kapazität des Triacs und die induktive Komponente der Last begrenzt; diese Begrenzung reicht jedoch bei den
bekannten Triacs nicht aus, um ein unerwünschtes Durchzünden zu verhindern. Aus diesem Grund muß
der Spannungsanstieg durch eine dem Triac parallelgeschaltete Reihenschaltung aus Kondensator und Widerstand
begrenzt werden (SCR-Manual von General Elektric, 4th Edition [1967], Abschnitt 7.1.4, S. 136/137).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Triac anzugeben, mit dem eine noch
bessere Symmetrie der Zündströme und gleichzeitig eine Entkopplung von Zünd- und Kommutierungsverhalten
erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei das
kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 2 eine vorteilhafte Weiterbildung angibt.
Aus der nachstehenden Tabelle ergibt sich das Ausmaß der Verkleinerung des nötigen Zündstroms in
den verschiedenen Zündquadranten, die durch die Vergrößerung der Eindringtiefe x„<3>
der zweiten Steuerzone und/oder der Eindringtiefe xP) an der
unteren Hauptelektrode:
xp)>Xp)
| Zündquadrant | II | III | IV |
| I | an den Elektroden | ||
| Potentialverhältnisse | A2>A\ | A2<AX | A2 < A\ |
| A2>Ai | G<Ai | G<A\ | G>Ai |
| G>A\ | stark | schwach | schwach |
| — | stark | stark | |
| — | stark | stark | stark |
Es bedeuten:
Αι — das Potential der oberen Hauptelektrode
A2 — das Potential der unteren Haup*elektrode
G — das Potential der Steuerelektrode
xfl — die vorbezeichneten Eindringtiefen.
Aus der Tabelle ist jeweils die Verkleinerung der Zündstromhöhe eines Triacs gemäß der Erfindung
gegenüber einem Triac mit lediglich laterial geänderter Geometry entnehmbar. Weiterhin werden vorteilhaft
etwa gleiche Zündstromhöhen für alle vier Zündquadranten erreicht
Die Beeinflussung der Kommutierungsfestigkeit durch die Eindringtiefe xß) ist zu vernachlässigen. Die
Vergrößerung von xßi wirkt sich dagegen vermindernd
auf die du/di-Festigkeit beim Kommutieren von der
Polarität A\ <A2 nach A\ >A2 aus. Diese Verkleinerung
kann in einfacher Weise kompensiert werden durch eine größere Emitterkurzschlußdichte an der unteren Hauptelektrode
A2, ohne daß dadurch die Zündströme wesentlich beeinflußt werden.
Die unterschiedliche Eindringtiefe der genannten Zonen kann z. B. erreicht werden durch unterschiedlich
tiefe Diffusion der Gebiete xfl nach vorheriger entsprechender Maskierung oder durch eine Stufenätzung
der Ausgangsstruktur und anschließende Bildung der Zonen durch Diffusion. Die Eindringtiefen xfl sind
folglich immer bezogen auf die gedachte ursprüngliche Oberfläche der pnp-Ausgangsstruktur.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Das Schnittbild zeigi den Zonenaufbau nur schematisch,
weil einmal ein Schnitt durch den Halbleiterkörper nicht alle Zonen erfassen würde und zum anderen
vorliegend wesentliche Merkmale aus der schematisehen
Darstellung besser zu entnehmen sind.
Die Ausgangsstruktur besteht aus drei Zonen 1,2 und 3 abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps. Äußere
Zonen 4 und 5 unterschiedlichen Leitungstyps bilden jeweils die Emitter- bzw. Anodenrandzonen. Sie sind
jeweils n+- bzw. p+-dotiert Zwischen ihnen treten, die Emitterkurzschlüsse bildend, jeweils Bereiche 6 der
jeweiligen inneren Zone 1 bzw. 3 an die Oberfläche. Die Steuerelektrode G ist durch einen Graben 7 von dem
von der oberen Hauptelektrode A\ kontaktierten Bereich getrennt. Unter der Steuerelektrode G liegt
eine erste Steuerzone 8, d. h. ein p+-dotierter Bereich
der benachbarten Zone 1 und eine zweite Steuerzone 9 des Leitungstyps n+. Durch jeweils zwei Pfeile ist
angedeutet, welche Zonen in ihrer Eindringtiefe auf einen bestimmten, im Patentanspruch 1 bezeichneten
Wert eingestellt werden sollen.
Eine Vergrößerung der Eindringtiefe *„(3) oder/und
der Eindringtiefe xj$ bewirkt wegen der dadurch
erhöhten Stromverstärkung der für die Zündung maßgeblichen 3-Schicht-Struktur eine Verkleinerung
des Zündstromes in den verschiedenen Zündquadranten. Eine ausreichende du/df-Festigkeit wird auch für
den Fall vergrößerter Eindringtiefe XnW durch eine
erhöhte Emitterkurzschlußdichte im Bereich der Hauptelektrode A2 wiederhergestellt, ohne daß darunter die
Zündempfindlichkeit leidet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) mit einem aus mindestens fünf Zonen abwechselnd entgegengesetzten
Leitungstyps bestehenden Halbleiterkörper, wobei drei innere Zonen (1 bis 3) die
Ausgangsstruktur und äußere, an den Hauptflächen des Halbleiterkörpers liegende Zonen (4, 5) unterschiedlichen
Leitungstyps jeweils die Emitter- und Anodenzonen bilden, wobei Teile der jeweiligen
inneren Zonen zwischen den äußeren Zonen an die Hauptflächen des Halbleiterkörpers treten und
wobei die genannten Teile der inneren Zonen und die äußeren Zonen gemeinsam mit je einer
Hauptelektrode (Au A2) an jeder Hauptfläche des
Halbleiterkörpers ohmisch, teilweise Nebenschlüsse bildend, kontaktiert sind, woneben eine erste und
eine zweite Steuerzone (8, 9) unterschiedlichen Leitungstyps an der ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers
im Abstand von den genannten äußeren Zonen (4, 5) vorgesehen sind, wobei der Leitungstyp der zweiten Steuerzone (9) dem der ihm
benachbarten inneren Zone (1) entgegengesetzt ist, die Eindringtiefe (xP)) dieser zweiten Steuerzone (1)
größer ist als die der ersten Steuerzone (8), die Steuerzonen (8,9) aneinander grenzen und mit einer
Steuerelektrode (G) ohmisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe
(xP>) der zweiten Steuerzone (9) und/oder die Eindringtiefe (xP>) der an der zweiten Hauptfläche
liegenden Emitterzone (4), die vom gleichen Leitungstyp ist wie die zweite Steuerzone (9), in die
jeweilige innere Zone (1; 3) größer ist als die Eindringtiefe (OfnO)) der an der ersten Hauptfläche
des Halbleiterkörpers liegenden Emitterzone (4) gleichen Leitungstyps wie die zweite Steuerzone (9),
und daß an der Hauptelektrode (A2) an der zweiten
Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine größere Emitterkurzschlußdichte vorgesehen ist als an der
Hauptelektrode (A\) an der ersten Hauptfläche.
2. Zweiweg-Halbleiterschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerelektrode (G)
und benachbarte Hauptelektrode (A\) durch einen Graben (7) voneinander getrennt sind.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2351783A DE2351783C3 (de) | 1973-10-16 | 1973-10-16 | Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) |
| SE7412775A SE401967B (sv) | 1973-10-16 | 1974-10-10 | Tvavegshalvledaromkopplare |
| US05/514,101 US3964091A (en) | 1973-10-16 | 1974-10-11 | Two-way semiconductor switch |
| JP49117988A JPS5068282A (de) | 1973-10-16 | 1974-10-14 | |
| FR7434416A FR2247824B3 (de) | 1973-10-16 | 1974-10-14 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2351783A DE2351783C3 (de) | 1973-10-16 | 1973-10-16 | Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2351783A1 DE2351783A1 (de) | 1975-04-24 |
| DE2351783B2 DE2351783B2 (de) | 1981-04-09 |
| DE2351783C3 true DE2351783C3 (de) | 1982-02-11 |
Family
ID=5895517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2351783A Expired DE2351783C3 (de) | 1973-10-16 | 1973-10-16 | Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3964091A (de) |
| JP (1) | JPS5068282A (de) |
| DE (1) | DE2351783C3 (de) |
| FR (1) | FR2247824B3 (de) |
| SE (1) | SE401967B (de) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4066483A (en) * | 1976-07-07 | 1978-01-03 | Western Electric Company, Inc. | Gate-controlled bidirectional switching device |
| CH622127A5 (de) * | 1977-12-21 | 1981-03-13 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| US4380114A (en) * | 1979-04-11 | 1983-04-19 | Teccor Electronics, Inc. | Method of making a semiconductor switching device |
| FR2574594B1 (fr) * | 1984-12-11 | 1987-01-16 | Silicium Semiconducteur Ssc | Structure integree de triac a commande par diac |
| FR2585882B1 (fr) * | 1985-07-30 | 1988-06-24 | Thomson Csf | Triac desensibilise vis-a-vis des risques de reamorcage a la commutation sur charge reactive |
| US7615801B2 (en) * | 2005-05-18 | 2009-11-10 | Cree, Inc. | High voltage silicon carbide devices having bi-directional blocking capabilities |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1483998A (de) * | 1965-05-14 | 1967-09-13 | ||
| US3475666A (en) * | 1966-08-15 | 1969-10-28 | Jearld L Hutson | Integrated semiconductor switch system |
| US3731162A (en) * | 1969-09-25 | 1973-05-01 | Tokyo Shibaura Electric Co | Semiconductor switching device |
| CA927014A (en) * | 1970-05-07 | 1973-05-22 | Westinghouse Electric Corporation | Symmetrical switch having a single gate for controlling firing in both directions |
| CH531793A (de) * | 1971-12-29 | 1972-12-15 | Transistor Ag | Bidirektionaler Thyristor |
| DE2211116A1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-09-13 | Semikron Gleichrichterbau | Steuerbares halbleiterbauelement mit vier schichten abwechselnd entgegengesetzten leitfaehigkeitstyps |
-
1973
- 1973-10-16 DE DE2351783A patent/DE2351783C3/de not_active Expired
-
1974
- 1974-10-10 SE SE7412775A patent/SE401967B/xx unknown
- 1974-10-11 US US05/514,101 patent/US3964091A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-10-14 FR FR7434416A patent/FR2247824B3/fr not_active Expired
- 1974-10-14 JP JP49117988A patent/JPS5068282A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2351783A1 (de) | 1975-04-24 |
| FR2247824A1 (de) | 1975-05-09 |
| SE7412775L (de) | 1975-04-17 |
| DE2351783B2 (de) | 1981-04-09 |
| SE401967B (sv) | 1978-06-05 |
| JPS5068282A (de) | 1975-06-07 |
| FR2247824B3 (de) | 1977-07-22 |
| US3964091A (en) | 1976-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1260029B (de) | Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitereinkristallgrundplaettchen | |
| DE2712533C3 (de) | Abschaltbarer Thyrisator | |
| DE1238574B (de) | Steuerbares und schaltbares Halbleiterbauelement | |
| DE3401407C2 (de) | ||
| DE1514431A1 (de) | Halbleiteranordnung mit pn-UEbergang zur Verwendung als spannungsabhaengige Kapazitaet | |
| DE1589455A1 (de) | Steuerbare Halbleiteranordnung | |
| DE2351783C3 (de) | Zweiweg-Halbleiterschalter (Triac) | |
| DE1094370B (de) | Symmetrisch aufgebaute, flaechenhafte Halbleiteranordnung, insbesondere Transistor | |
| DE1216435B (de) | Schaltbares Halbleiterbauelement mit vier Zonen | |
| DE1213920B (de) | Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps | |
| DE2625009A1 (de) | Thyristor | |
| DE2659909C2 (de) | Halbleiterschaltereinrichtung | |
| DE1212221B (de) | Halbleiterbauelement mit einem scheibenfoermigen Halbleiterkoerper und zwei sperrfreien Basiselektroden | |
| DE1514228C3 (de) | Feldeffekttransistor | |
| DE1180050B (de) | Steuereinrichtung fuer einen Stromrichter | |
| DE1439674C3 (de) | Steuerbares und schaltbares pn-Halbleiterbauelement für große elektrische Leistungen | |
| DE2449089C3 (de) | Steuerbarer Halbleitergleichrichter | |
| DE2256577A1 (de) | Reihengeschalteter wechselrichter mit getrennter loeschung | |
| DE2212154C3 (de) | Halbleiter-Gleichrichteranordnung | |
| CH574168A5 (en) | Trial with efficient separation of control and transmission zones - has penetration depth of surface zone which allows control of current requirement | |
| DE2632785B2 (de) | Gleichstromzerhacker | |
| DE2164644B2 (de) | Steuerbarer Halbleitergleichrichter | |
| DE1464257C3 (de) | Thyristor | |
| DE2507404A1 (de) | Festkoerper-umschaltanordnung | |
| DE2462500C3 (de) | Thyristor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |