DE2461190C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optisch schaltbaren Halbleitergleichrichter der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4 beschriebenen, aus der US-PS 34 22 323, Fig. 2, bekannten Art.

Bei dem bekannten Halbleitergleichrichter ist die Lichtempfangsfläche auf der Seitenfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet, die, um sie möglichst groß zu machen, unter einem Winkel zu den beiden Hauptoberflächen des Halbleitersubstrats ausgebildet ist.

Durch diese schräge Anordnung leidet nicht nur die Druckfestigkeit des Halbleitersubstrates, sondern ist der Anteil des reflektierten Lichts verhältnismäßig groß, so daß die zwischen Lichtquelle und Lichtempfangsfläche übertragbare Lichtmenge verhältnismäßig gering ist Dabei ist es schwierig, Lichtquelle und Lichtempfangsfläche so genau zueinander anzuordnen, daß der Anteil des reflektierten Lichts möglichst gering ist.

Es wird daher eine Lichtquelle mit verhältnismäßig großer Fläche benötigt. Da bei Verwendung von Dioden als Lichtquelle bei gleicher Stärke des Diodenstromes die Leuchtdichte umso kleiner wird, je größer die leuchtende Fläche ist, wird die Lichtempfindlichkeit verschlechtert, weil zur Auslösung ein möglichst starker Lichtstrom benötigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Halbleitergleichrichter mit erhöhter Lichtzündempfindlichkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß, ausgehend von dem gattungsgemäßen Halbleitergleichrichter, durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 4 gelöst.

Aus der US-PS 37 19 863 ist es für einen in einer Richtung schaltenden Halbleitergleichrichter bekannt, das Licht auf eine Hauptoberfläche desselben aufzustrahlen und eine Zwischenschicht so bis zu dieser Hauptoberfläche herauszuführen, daß der besonders lichtempfindliche Übergang darin liegt.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Halbleitergleichrichters sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halbleitergleichrichters,

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung des in Fig. 2 dargestellten Schnittes,

Fig. 4 im Querschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Halbleitergleichrichters,

Fig. 5 im Querschnitt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Halbleitergleichrichters,

Fig. 6 in Draufsicht ein viertes Ausführungsbeispiel eines Halbleitergleichrichters,

Fig. 7 den Schnitt VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel des Halbleitergleichrichters in Draufsicht und

Fig. 9 den Schnitt VIII-VIII in Fig. 8.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des optisch ansteuerbaren Halbleitergleichrichters dargestellt. Das Substrat 1 aus einem Halbleitermaterial weist Hauptoberflächen 11 und 12 auf, die einander gegenüberliegen, und die durch eine Seitenfläche 13 miteinander verbunden sind. Im Halbleitersubstrat 1 sind fünf aufeinanderfolgende Schichten angeordnet, wobei je zwei aneinandergrenzende Schichten eine unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit haben und einen unterschiedlichen Leitungstyp aufweisen. Im einzelnen enthält das Substrat 1 eine erste n-leitende Außenschicht N 1, von der ein Teil in der ersten Oberfläche 11 des Substrats 1 freiliegt. Eine zweite Außenschicht N 2, die ebenfalls n-Leitung aufweist, liegt mit einem Teil ihrer Grenzflächen in der zweiten Hauptoberfläche 12 frei. Weiterhin ist eine erste p-leitende Zwischenschicht P 1 vorgesehen, von der ein Teil in der ersten Hauptoberfläche 11 freiliegt, und ein Teil an die erste Außenschicht N 1 angrenzt. Die erste Außenschicht N 1 und die erste Zwischenschicht P 1 bilden miteinander den pn-Übergang J 1. Eine zweite, n-leitende Zwischenschicht N 3 liegt zwischen der ersten Zwischenschicht P 1 und einer dritten Zwischenschicht P 2; sie liegt mit einem Teil ihrer Grenzfläche in der ersten Hauptoberfläche 11 frei. Die dritte, p-leitende Zwischenschicht P 2 liegt mit einem Teil ihrer Grenzflächen in der zweiten Hauptoberfläche 12 frei. Mit anderen Flächen grenzt die dritte Zwischenschicht P 2 an die zweite, n-leitende Außenschicht N 2. Die dritte Zwischenschicht P 2 und die zweite Außenschicht N 2 bilden untereinander den zweiten pn-Übergang J 2.

Die Zwischenschichten N 3 und P 1 bilden untereinander den pn-Übergang J 3, während die Zwischenschichten N 3 und P 2 untereinander den pn-Übergang J 4 bilden. Die erste und die zweite Außenschicht N 1 und N 2 sind so ausgebildet, daß sie sich, in Richtung der Flächennormalen gesehen, kaum oder gar nicht überlappen. In dieser Weise sind zwei Thyristorbereiche 14 und 15 angelegt, die die Schichtenfolge N 1 P 1 N 3 P 2 bzw. P 1 N 3 P 2 N 2 aufweisen. Die zwischen den beiden Hauptoberflächen 11, 12 liegenden Thyristorbereiche weisen entgegengesetzte Polaritäten auf. Dabei wirken die erste und die zweite Außenschicht N 1 bzw. N 2 als Endschichten in je einem der beiden Thyristorbereiche 14, 15, während die erste Zwischenschicht P 1 bzw. die zweite und dritte Zwischenschicht N 3 bzw. P 2 die übrigen drei Schichten der Thyristorbereiche 14 bzw. 15 bilden. Ein Teil der dritten Zwischenschicht P 2 reicht von einem Fußbereich 16a bis an die erste Hauptoberfläche 11, in der sie freiliegt. Dazu greift die dritte Zwischenschicht P 2 in Form eines Vorsprunges 16 durch die zweite Zwischenschicht N 3 hindurch. Durch diese Ausbildung der dritten Zwischenschicht P 2 und ihr Freiliegen an der ersten Hauptoberfläche 11 sind der dritte pn-Übergang J 3 und der vierte pn-Übergang J 4 so ausgebildet, daß ihre freiliegenden Kantenbereiche den in der ersten Hauptoberfläche 11 freiliegenden Flächenbereich der dritten Zwischenschicht P 2 umschließen. Die zweite Außenschicht N 2 ist so ausgebildet, daß sie, in Richtung der Flächennormalen der Schichten gesehen, die erste Außenschicht P 1 des Thyristorbereiches 14 nicht überlappt. Eine erste Hauptelektrode 2 steht in ohmschem Kontakt mit einer Oberfläche der ersten Schicht N 1 und der ersten Zwischenschicht P 1 auf der ersten Hauptoberfläche 11. Die zweite Hauptelektrode 3 ist auf der gegenüberliegenden Hauptoberfläche 12 des Substrats 1 aufgebracht und steht in ohmschem Kontakt mit den Oberflächen der zweiten Außenschicht N 2 und der dritten Zwischenschicht P 2. Über der ersten Hauptoberfläche 11 ist eine Lichtquelle 4, die das optische Auslösesignal aufstrahlen kann, so angeordnet, daß beim Senden eines Auslöseimpulses die freiliegenden Kantenbereiche des dritten und des vierten pn-Überganges J 3 und J 4 belichtet werden. Die Lichtquelle 4 kann als Licht emittierendes Festkörperbauelement ausgebildet sein, z. B. als Leuchtdiode, und ist in unmittelbarer Nähe des Halbleitersubstrats 1 angeordnet. Die nicht vor der ersten Hauptelektrode 2 bedeckten Oberflächenbereiche der ersten Hauptoberfläche 11 sind mit einer Oxidschicht 5 bedeckt. Der optisch schaltbare und ansteuerbare Halbleitergleichrichter kann durch selektive Diffusion hergestellt werden. Beispielsweise werden p-Leitung verursachende Störstoffe von beiden Oberflächen her in ein n-Siliciumscheibchen unter Maskierung jener Bereiche eindiffundiert, unter denen die zweite Zwischenschicht N 3 liegen soll. Anschließend werden n-Leitung verursachende Störstoffe unter Maskierung jener Bereiche, unter denen die erste, zweite und dritte Zwischenschicht P 1, N 3 bzw. P 2 liegen, eindiffundiert. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Elektroden 2 und 3 werden anschließend durch Aufdampfen oder anderweitiges Plattieren aufgebracht. Im folgenden ist die Funktionsweise des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Halbleitergleichrichters näher beschrieben. Zunächst sei der Fall betrachtet, daß die Hauptelektrode 2 gegenüber der Hauptelektrode 3 negativ geladen ist, so daß der erste pn-Übergang J 1 und der vierte pn-Übergang J 4 in Durchlaßrichtung und der dritte pn-Übergang J 3 in Sperrrichtung vorgespannt sind. Beim Aufstrahlen von Licht der Energie h · ν (h=Plancksches Wirkungsquantum; ν=Frequenz des Lichtes) auf den in der ersten Hauptoberfläche 11 freiliegenden Randbereich des dritten pn-Überganges J 3 werden in der Nähe dieses freiliegenden Kantenbereiches des dritten pn-Überganges J 3 Ladungsträgerpaare erzeugt. Die Elektronen fließen zur zweiten Zwischenschicht N 3 ab und werden dort gesammelt, während die Defektelektronen zur ersten Zwischenschicht P 1 abfließen und sich dort ansammeln. Durch diesen Zufluß der Photodefektelektronen wird das an der ersten Zwischenschicht P 1 liegende Potential allmählich abgebaut. Wenn dann aufgrund dieses Potentialabbaus die am ersten pn-Übergang J 1 liegende äußere Spannung zunächst und insbesondere in den rechtwinkligen Randbereichen, in der Fig. 2 im rechten Teil des Überganges, die innere aufgebaute Spannung übertrifft, beginnt eine Elektroneninjektion an dieser Stelle aus der ersten Außenschicht N 1 in die erste Zwischenschicht P 1. Diese in die erste Zwischenschicht P 1 injizierten Elektronen diffundieren über den dritten pn-Übergang J 3 in die zweite Zwischenschicht N 3, so daß das Potential der zweiten Zwischenschicht N 3 zunimmt. Wenn anschließend die am vierten pn-Übergang J 4 liegende Vorspannung größer als die innere Spannung wird, beginnt die Injektion von Defektelektronen aus der dritten Zwischenschicht P 2 in die zweite Zwischenschicht N 3. Diese injizierten Defektelektronen diffundieren aus der zweiten Zwischenschicht N 3 in die zweite Zwischenschicht P 1 und erzeugen so am ersten pn-Übergang J 1 eine Vorspannung in Durchlaßrichtung. Dadurch wird wiederum die Injektion von Elektronen aus der ersten Außenschicht N 1 gefördert. Wenn nach Wiederholung des zuvor beschriebenen Prozesses die Summe der Stromverstärkungsfaktoren αpnp + anpn der beiden Transistoräquivalente größer als Eins wird, beginnt der Thyristorbereich 14 zu leiten.

Wenn dagegen das an der ersten Hauptelektrode 2 liegende Potential gegenüber dem an der zweiten Hauptelektrode 3 liegenden Potential positiv ist, sind der zweite und der dritte pn-Übergang J 2 und J 3 in Durchlaßrichtung und der vierte pn-Übergang J 4 in Sperrrichtung vorgespannt. Beim Einstrahlen von Licht auf die freiliegenden Kantenbereiche des vierten pn-Überganges J 4 auf der ersten Hauptoberfläche 11 schaltet in gleicher Weise der Thyristorbereich 15 durch. Der Auslösemechanismus ist im einzelnen im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher beschrieben. Durch Lichteinstrahlung werden in der Nähe der Hauptoberfläche 11 im Bereich des vierten pn-Überganges J 4 Ladungsträgerpaare erzeugt. Die Defektelektronen sind durch leere Kreise, die Elektronen durch schwarz ausgefüllte Kreise in der Fig. 3 dargestellt. Die Defektelektronen werden in der dritten Zwischenschicht P 2 gesammelt. Die Elektronen werden in der zweiten Zwischenschicht N 3 gesammelt. Die in der dritten Zwischenschicht P 2 angesammelten Defektelektronen fließen durch den kanalartigen Vorsprung 16 in Richtung auf die zweite Hauptoberfläche 12 ab. In der Nähe der zweiten Außenschicht N 2 fließen sie seitlich entlang dem zweiten pn-Übergang J 2 ab. Dadurch sinkt das an der dritten Zwischenschicht P 2 liegende Potential ab. Wenn die am zweiten pn-Übergang J 2 an dem in der Figur links liegende Punkt der ersten Außenschicht P 1 liegende Spannung größer als die innere Spannung wird, beginnt die Elektroneninjektion aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2. Die auf diese Weise in die dritte Zwischenschicht P 2 injizierten Elektronen diffundieren in die zweite Zwischenschicht N 3 ein. Dadurch wächst das Potential der zweiten Zwischenschicht N 3 an, so daß die am dritten pn-Übergang J 3 liegende Vorspannung größer als die innere Spannung wird. Unter diesen Bedingungen werden jedoch Defektelektronen aus der ersten Außenschicht P 1 in die zweite Zwischenschicht N 3 injiziert. Diese Defektelektronen diffundieren dann in die dritte Zwischenschicht P 2, so daß schließlich der zweite pn-Übergang J 2 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Das führt wiederum dazu, daß die Injektion von Elektronen aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2 gefördert wird. Nach Wiederholung dieses Prozesses wird der zweite Thyristorbereich 15 durchgeschaltet, wenn die den beiden Teiltransistoräquivalenten entspechenden Stromverstärkungsfaktoren αnpn + αpnp größer als Eins werden. Der Übergang des Thyristorbereiches 15 in den leitenden Zustand erfolgt also unter der Injektion von Elektronen aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2 als treibende Kraft. Diese Elektroneninjektion aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2 ist darauf zurückzuführen, daß der durch das Triggersignal verursachte Photostrom seitlich über den Pfad A entlang der Grenzfläche des zweiten pn-Überganges J 2 in der dritten Zwischenschicht P 2 abfließt. Der daraus resultierende Spannungsabfall bewirkt eine Vorspannung des zweiten pn-Überganges J 2 in Durchlaßrichtung. Der Thyristorbereich 15 geht dann in den leitenden Zustand über, wenn die Menge der aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2 injizierten Elektronen einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Die Anzahl der aus der zweiten Außenschicht N 2 in die dritte Zwischenschicht P 2 injizierten Elektronen ist im wesentlichen dem Grad der Vorspannung des zweiten pn-Überganges J 2 in Durchlaßrichtung proportional. Dieser Grad, in dem der zweite pn-Übergang J 2 in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, hängt wiederum vom Betrag des Spannungsabfalls durch den seitlich gerichteten Fluß des Photostromes entlang dem Pfad A (Fig. 3) in der dritten Zwischenschicht P 2 ab. Der Betrag dieses durch den Photostrom verursachten Spannungsabfalls ist wiederum der Länge des Strompfades A proportional. Wenn mit anderen Worten die Ansprechempfindlichkeit des Elementes für das umschaltende Photoauslösesignal vergrößert wird, also zur Auslösung ein schwächeres Triggersignal erforderlich sein soll, muß der Pfad A des seitlichen Stromflusses in der dritten Zwischenschicht P 2 verlängert werden. Aus diesem Grund ist in der in den Figuren dargestellten Weise der Vorsprung 16 der dritten Zwischenschicht P 2 so angeordnet, daß er in seiner Längsachse senkrecht auf den Mittelpunkt der Hauptebene der dritten Außenschicht N 2 weist. Selbst wenn der zweite pn-Übergang J 2 auch durch die in Richtung des Pfades B fließende Stromkomponente in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, vermag diese Stromkomponente nicht die Durchschaltung auszulösen, da in diesem Bereich das Zusammenwirken der ersten Zwischenschicht P 1 mit dem in Duchlaßrichtung vorgespannten zweiten pn-Übergang J 2 nicht gegeben ist. Wenn jedoch die Impedanz des Pfades B gegenüber der des Pfades A sehr klein ist, wird die Ansprechempfindlichkeit spürbar vermindert, da die Hauptkomponente des Stromes wirkungslos über den Pfad B abfließt. Es ist daher dafür zu sorgen, daß die Hauptkomponente des Stromes auf dem Pfad A abfließt.

Der optisch schaltbare Halbleitergleichrichter ist also im Prinzip so aufgebaut, daß die mittleren pn-Übergänge der beiden Thyristorbereiche 14 und 15, die aneinandergrenzend angeordnet sind, zwischen Thyristorbereichen beide in derselben Hauptoberfläche freiliegen. Dadurch wird ermöglicht, daß beide Thyristorbereiche durch Aufstrahlen eines optischen Auslösesignals auf ein und dieselbe Hauptoberfläche schaltbar sind. Außerdem wird die Länge des seitlichen Strompfades für den Photostrom verlängert, der das Durchschalten jenes Vierschichtenbereiches bewirkt, der weiter von der Lichtquelle als der andere entfernt ist. Durch diese Verlängerung des seitlichen Photostrompfades in der dritten Zwischenschicht P 2 wird die Ansprechempfindlichkeit des zugeordneten Thyristorbereiches erhöht, und zwar praktisch so weit, daß sie der Ansprechempfindlichkeit des anderen Thyristorbereiches entspricht. Dadurch wird erreicht, daß beide Thyristorbereiche bei einfachen Beleuchtungsbindungen und einfachem Aufbau des Bauelementes praktisch die gleiche Umschaltauslöseempfindlichkeit besitzen. Dieser Vorteil kann darauf zurückgeführt werden, daß das optische Auslösesignal, das bei üblichen Bauelementen im Halbleitersubstrat signifikant geschwächt wird, in ein weniger stark abgeschwächtes elektrisches Signal umgewandelt wird. Die Schaltinformation wird dann in Form dieses weniger stark gedämpften elektrischen Signals durch das Halbleitersubstrat 1 zu seinem Funktionsbereich geführt. Dabei spielt weiterhin die Passivierung der Hauptoberfläche durch einen sehr dünnen Halbleiteroxidüberzug eine Rolle. Das Bauelement zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß das Triggersignal auf einen nur sehr kleinen Oberflächenbereich aufgestrahlt zu werden braucht, so daß also auch Lichtquellen mit kleinem Querschnitt einsetzbar sind, z. B. GaAs-Leuchtdioden. Ein zweites Ausführungsbeispiel des Halbleitergleichrichters ist in Fig. 4 gezeigt. Der Oberflächenbereich, der von der dritten Zwischenschicht P 2 in der ersten Hauptoberfläche 11 freiliegt, ist vergrößert. Dadurch wird die Ansprechempfindlichkeit des Thyristorbereichs 15 gegenüber dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht. Mit anderen Worten kann also durch eine Vergrößerung jener Fläche der dritten Zwischenschicht P 2, die in der ersten Hauptoberfläche 11 freiliegt, die für die Auslösung erforderliche Ladungsträgerpaarerzeugung auf einem größeren Flächenbereich bei Einstrahlung des optischen Auslösesignals erfolgen. Das wiederum bewirkt eine Erhöhung des Auslösestromes und eine verbesserte optische Ansprechempfindlichkeit des Bauelementes bei gleichen optischen Auslösesignalen. Trotz dieser Vergrößerung der Sensorfläche der dritten Zwischenschicht P 2 ist die zweite Zwischenschicht N 3 so ausgebildet, daß der dem Zentrum der zweiten Außenschicht N 2 gegenüberliegende Fußbereich 16a des Vorsprunges 16 der dritten Zwischenschicht P 2 klein, in jedem Fall deutlich schmaler als der in der Hauptoberfläche 11 liegende Sensorbereich ausgebildet ist. In der in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform ist das Zentrum der zweiten Außenschicht N 2, die unter dem Zentrum des Vorsprunges 16 der dritten Zwischenschicht P 2 liegt, weiter auf die Seite des Thyristorbereiches 15 verschoben, und zwar fort aus dem Mittelpunkt der beleuchteten Fläche des Vorsprunges 16. Dadurch wird der seitlich gerichtete Auslösestromfluß aus dem Mittelpunkt der zweiten Außenschicht N 2 weiter verstärkt. Ein viertes Ausbildungsbeispiel des Halbleitergleichrichters ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Dieser Halbleitergleichrichter weist gegenüber dem nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine verbesserte Festigkeit gegenüber Fehlauslösungen im Umschaltzeitpunkt auf. Im ersten Ausführungsbeispiel Fig. 1 und 2 sind die beiden Vierschichtenbereiche 14, 15 durch den Vorsprung 16 der zweiten Zwischenschicht P 2, der bis zur ersten Hauptoberfläche 11 des Substrats 1 zur Aufnahme des optischen Auslösesignals reicht, nur unvollkommen voneinander getrennt. Beide Strukturen sind im Hinblick auf die Schichten P 1, N 3, P 2 untereinander zusammenhängend ausgelegt. Wenn in dem Aufbau nach dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise der Thyristorbereich 14 leitend ist, können die im leitenden Bereich auftretenden elektrischen Ladungen bei der und durch die Umpolung aus der ersten Außenschicht N 1 mitunter in den zweiten Thyristorbereich 15 abfließen. Dadurch kann ein unbeabsichtigtes Durchschlagen dieses Thyristorbereiches 15 vor dem Aufstrahlen des optischen Auslösesignals aufgrund der aus der ersten Außenschicht N 1 zugeflossenen Ladungsträger erfolgen. Die Gefahr der unbeabsichtigten frühzeitigen Umschaltung kann selbst bei sehr steilem Anstieg dV/dt der angelegten Spannung eintreten, wenn große Lastströme oder ein großer Stromabklinggradient dI/dt im leitenden Zustand auftreten. Das Bauelement in einer dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Ausbildung eignet sich also vor allem für Fälle, in denen ein langsamer Spannungsanstieg dV/dt der äußeren angelegten Spannung und ein vergleichsweise kleiner Laststrom oder ein langsamer Stromabbau dI/dt auftreten.

Das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Bauelement nach dem vierten Ausführungsbeispiel unterliegt diesen Beschränkungen nicht. Die dritte Zwischenschicht P 2 erstreckt sich über die gesamte Struktur hin zwischen den beiden Thyristorbereichen 14 und 15, so daß die erste Zwischenschicht P 1, die zweite Zwischenschicht N 3, der dritte pn-Übergang J 3 und der vierte pn-Übergang J 4 jeweils in zwei Abschnitte unterteilt sind. Dadurch sind die beiden Thyristorbereiche 14 und 15 durch die dritte Zwischenschicht P 2 in zwei vollständig voneinander unabhängige Bereiche unterteilt. Durch diesen Aufbau wird eine Fehlauslösung der Umschaltung, wie sie unter den genannten Grenzbedingungen im ersten Ausführungsbeispiel auftreten kann, erfolgreich unterdrückt. Wenn beispielsweise der Thyristorbereich 15 leitend ist, wird ein Abfließen der Ladungsträger in die Umgebung des ersten pn-Überganges J 1 des Thyristorbereiches 14 durch die Umpolung vollständig vermieden. Da auch die erste Hauptelektrode 2, die auf der mit dem optischen Auslösesignal beleuchteten Hauptoberfläche 11 liegt, in zwei Teilelektroden unterteilt ist, kann eine unerwünschte und unbeabsichtigte Ausbreitung des durch das aufgestrahlte Licht erzeugten Photostromes verhindert werden. Dadurch wird gleichzeitig die optische Ansprechempfindlichkeit des Elementes weiter verbessert. In den Fig. 8 und 9 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des Halbleitergleichrichters dargestellt. Die beiden Thyristorbereiche 14 und 15 sind durch eine elektrisch isolierende n-leitende Trennschicht N 0 voneinander getrennt. Der Leitungstyp der Trennschicht N 0 ist in jedem Fall dem Leitungstyp der dritten Zwischenschicht P 2 entgegengesetzt, worauf beim Aufbau von Elementen mit umgekehrter Leitungsschichtenfolge zu achten ist. Die senkrecht zu den Schichten verlaufende Trennschicht N 0 ist mittig in dem auf die erste Hauptoberfläche 11 durchgreifenden Vorsprung 16 der dritten Zwischenschicht P 2 nach dem vierten Ausführungsbeispiel angeordnet. In dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Thyristorbereiche 14 und 15 jeweils vollständig von der elektrisch isolierenden Trennschicht N 0 umgeben. Durch diese Ausbildung und vollständige Trennung der beiden Thyristorbereiche 14, 15 wird ein Fehlauslösen der Umschaltung durch Umpolung mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen. Optisch ansteuerbare Halbleitergleichrichter können in dieser Ausbildung auch dann eingesetzt werden, wenn sehr starke Ströme sehr schnell geschaltet werden müssen. Weiterhin ist durch die Unterbindung einer Ausbreitung des Photostroms die Ansprechempfindlichkeit des Bauelementes für das optische Umschaltauslösesignal erhöht. In der Fig. 9 ist weiterhin eine Oxidschicht 6 zu erkennen, die die Oberflächenabschnitte der Trennschicht N 0 abdeckt, die in der zweiten Hauptoberfläche 12 freiliegen und jene freiliegenden Abschnitte des pn-Überganges J 2 zwischen der zweiten Außenschicht N 2 und der dritten Zwischenschicht P 2 abdeckt, die zwischen den beiden Thyristorbereichen 14, 15 liegen. Durch die Oxidschicht 6 wird bewirkt, daß der gesamte Photostrom, bezogen auf die Darstellung der Fig. 9, entlang des pn-Überganges J 2 von links nach rechts abfließt. Dadurch wird eine Vorspannung des zweiten pn-Überganges J 2 in Durchlaßrichtung mit sehr hohem Wirkungsgrad erzielt.

Claims (5)

1. Optisch schaltbarer Halbleitergleichrichter aus zwei in einem Substrat (1) ausgebildeten, antiparallel geschalteten Thyristorbereichen (14, 15),

• - mit fünf zwischen den Hauptoberflächen (11, 12) des Substrats (1) angeordneten Halbleiterschichten (N 1, P 1, N 3, P 2, N 2) abwechselnden Leitungstyps, von denen - die erste Außenschicht (N 1) und die erste Zwischenschicht (P 1) an der ersten (11) und die zweite Außenschicht (N 2) und die dritte Zwischenschicht (P 2) an der zweiten Hauptoberfläche (12) freiliegen und - an der ersten Hauptoberfläche (11) mit einer ersten bzw. an der zweiten Hauptoberfläche (12) mit einer zweiten Hauptelektrode (2 bzw. 3) in ohmschem Kontakt stehen dadurch gekennzeichnet, daß - die erste Hauptoberfläche (11), in der die pn-Übergänge (J 3, J 4) zwischen der ersten und zweiten bzw. zweiten und dritten Zwischenschicht (P 1, N 3 bzw. N 3, P 2) freiliegen, die Lichtempfangsfläche bildet,- die dritte Zwischenschicht (P 2) einen Vorsprung (16) aufweist, der durch die zweite, bis zur ersten Hauptoberfläche (11) reichende Zwischenschicht (N 3) hindurch bis zur ersten Hauptoberfläche (11) reicht und- die Projektion des Fußbereichs (16a) des Vorsprungs (16) auf die zweite Hauptoberfläche (12) innerhalb der Projektion der zweiten Außenschicht (N 2) auf die zweite Hauptoberfläche (12) liegt.

2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Vorsprungs (16) auf die Mitte der zweiten Außenschicht (N 2) weist.

3. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (16) von der zweiten Zwischenschicht (N 3) umschlossen ist.

4. Optisch schaltbarer Halbleitergleichrichter aus zwei in einem Substrat (1) ausgebildeten, antiparallel geschalteten Thyristorbereichen (14, 15),

• - mit fünf zwischen den Hauptoberflächen (11, 12) des Substrats (1) angeordneten Halbleiterschichten (N 1, P 1, N 3, P 2, N 2) abwechselnden Leitungstyps, von denen
• - die erste Außenschicht (N 1) und die erste Zwischenschicht (P 1) an der ersten (11) und die zweite Außenschicht (N 2) und die dritte Zwischenschicht (P 2) an der zweite Hauptoberfläche (12) freiliegen und
• - an der ersten Hauptoberfläche (11) mit einer ersten bzw. an der zweiten Hauptoberfläche (12) mit einer zweiten Hauptelektrode (2 bzw. 3) in ohmschem Kontakt stehen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die erste Hauptoberfläche (11), in der die pn-Übergänge (J 3, J 4) zwischen der ersten und zweiten bzw. zweiten und dritten Zwischenschicht (P 1, N 3 bzw. N 3, P 2) freiliegen, die Lichtempfangsfläche bildet,
• - die dritte Zwischenschicht (P 2) einen Vorsprung (16) aufweist, der durch die zweite, bis zur ersten Hauptoberfläche (11) reichende Zwischenschicht (N 3) hindurch bis zur ersten Hauptoberfläche (11) reicht,
• - die Thyristorbereiche (14, 15) durch eine elektrisch isolierende Trennschicht (N 0) voneinander getrennt sind, deren Leitungstyp dem der dritten Zwischenschicht (P 2) entgegengesetzt und die in dem bis zur ersten Hauptoberfläche (11) reichenden Vorsprung (16) der dritten Zwischenschicht (P 2) angeordnet ist, und
• - auf die zweite Hauptoberfläche (12) eine Isolierschicht (6) aufgetragen ist, die die Trennschicht (N 0) und die zwischen den Thyristorbereichen (14, 15) liegenden Bereiche des pn-Überganges (J 2) zwischen der dritten Zwischenschicht (P 2) und der zweiten Außenschicht (N 2) bedeckt.