DE2462500C3 - Thyristor - Google Patents
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description
Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit mindestens vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps und mindestens einer Steuerelektrode. The invention relates to a thyristor with at least four zones of alternately opposite conduction types and at least one control electrode.
Ein Thyristor mit vier Zonen abwechselnd entgegen gesetzten Leitungstyps weist zwei äußere, metallisch kontaktierte Zonen auf, die als Emitterzonen des Thyristors bezeichnet werden. Die beiden mittleren Zonen werden als Basiszonen bezeichnet, wobei eine dieser beiden Zonen mit einem Steuerkontakt versehen ist und daher die sogenannte Steuerbasiszone darstellt.A thyristor with four zones of alternately opposite conduction type has two outer, metallic contacted zones, which are referred to as the emitter zones of the thyristor. The two middle ones Zones are referred to as base zones, with one of these two zones being provided with a control contact and therefore represents the so-called tax base zone.
Ein Thyristor wird üblicherweise durch einen über den Steuerkontakt zugeführten Zündstromimpuls in den leitenden Zustand übergeführt. Das Ausschalten erfolgt kl der Regel durch sogenanntes Abkommutieren, wobei die Ladungsträger durch einen in entgegengesetzter Richtung fließenden Laststrom aus den mit Ladungsträgern überschwemmten Gebieten des Halbleiterkörpers ■bgesaugt werden. Dabei wird der PN-Übergang «wischen der Steuerbasiszone und der benachbarten Emitterzone in Sperrichtung belastet und kann kurzzeitig in den Durchbruch geraten, wodurch der Abschaltvorgang behindert wird. Das Ausschaltverhalten kann durch Emitterkürzschlüsse verbessert Werden, wobei dann die Ladungsträger vorwiegend Über diese Bereiche abgesaugt werden; vgl. US-PS 33 37 783. In diesem Fall wird der Abschaltvorgang dann besonders effektiv sein, Wenn der zwischen der äußeren Erriitterzo' ne und der Steuerbasiszone gebildete PN-Übergang nicht durchbricht.A thyristor is usually activated by an ignition current pulse supplied via the control contact transferred to the conductive state. Switching off is usually done by what is known as commutation, whereby the charge carriers by a load current flowing in the opposite direction from those with charge carriers flooded areas of the semiconductor body ■ be sucked. This is the PN junction «Between the control base zone and the neighboring emitter zone is loaded in the reverse direction and can be momentarily get into the breakthrough, whereby the shutdown process is hindered. The switch-off behavior can can be improved by emitter short-circuits, with the charge carriers then predominantly via these Areas to be vacuumed; See US-PS 33 37 783. In this case, the shutdown process is then special be effective when the between the outer erriitterzo ' ne and the control base zone formed PN junction does not break through.
Andererseits soll ein zu starker lateraler Strom in der Steuerbasis vermieden werden, da dieser Strom zu einem lateralen Spannungsabfall führt, der die Gefahr eines Durchbruchs der in Frage stehenden Sperrschicht erhöht. Zur Vermeidung des lateralen Spannungsabfalls werden die Emitterkurzschlußstellen dichter gewählt, was wiederum aus anderen Gründen ungünstig ist, wie z. B. eine Behinderung der Zündausbreitung.On the other hand, too strong a lateral current in the control base should be avoided because this current increases leads to a lateral voltage drop, which increases the risk of the barrier layer in question breaking through elevated. To avoid the lateral voltage drop, the emitter short-circuit points are chosen to be more dense, which in turn is unfavorable for other reasons, such as B. a hindrance to ignition propagation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,The invention is therefore based on the object
ίο einen Thyristor verfügbar zu machen, der ein einwandfreies und sicheres Abschalten ermöglicht, ohne daß andere Eigenschaften verschlechtert werden.ίο to make a thyristor available that is a flawless one and enables safe shutdown without impairing other properties.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen der Steuerbasiszone und der benachbarten äußeren Emitterzone eine Zwischenzone vorgesehen ist, die schwach dotiert ist und den gleichen Leitungstyp wie die Steuerbasiszone aufweist, und daß Stellen vorgesehen sind, an denen die Zwischenzone und die Emitterzone kurzgeschlossen sind.This object is achieved according to the invention in that between the control base zone and the adjacent outer emitter zone an intermediate zone is provided, which is lightly doped and the same Conductor type as the control base zone, and that locations are provided where the intermediate zone and the emitter zone are short-circuited.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im Bereich der Kurzschlüsse die
Trägeriebensdauer in den beiden Basiszonen durch zusätzliche Rekombinationszentren vermindert wird.
Die Erhöhung der Sperrspannung zwischen der Emitterzone und der Steuerbasiszone erklärt sich in
bekannter Weise durch die günstigeren Sperreigenschaften einer P-S-N-Struktur gegenüber einem PN-Übergang
mit relativ hoher Dotierung. Die Dicke und Dotierung der schwach dotierten Zwischenzone wird
zweckmäßig so gewählt, daß sich für die aus Emitter, Zwischenzone und Steuerbasis gebildete P-S-N-Struktur
eine Sperrspannung oberhalb 20 V einstellt. Gleichzeitig ergibt sich auch eine Verbesserung der
Störsicherheit, d. h. eine Sicherheit gegen das Zünden des Thyristors über die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit,
indem die schwache Dotierung der Zwischenzone und deren Breite so gewählt werden, daß der
Stromverstärkungsfaktor des Teiltransistors, der aus der Steuerbasiszone und den beiden benachbarten
Zonen entgegengesetzten Leitungsi/ps gebildet wird, erst bei höheren Strömen ansteigt als bei der
konventionellen Bauweise.An advantageous further development of the invention consists in the fact that the carrier life in the two base zones is reduced by additional recombination centers in the area of the short circuits.
The increase in the blocking voltage between the emitter zone and the control base zone is explained in a known manner by the more favorable blocking properties of a PSN structure compared to a PN junction with relatively high doping. The thickness and doping of the weakly doped intermediate zone is expediently chosen so that a reverse voltage above 20 V is established for the PSN structure formed from the emitter, intermediate zone and control base. At the same time, there is also an improvement in immunity to interference, i.e. security against the triggering of the thyristor via the rate of voltage rise, in that the weak doping of the intermediate zone and its width are selected so that the current gain factor of the sub-transistor opposes that of the control base zone and the two adjacent zones Line i / ps is formed, only increases at higher currents than with the conventional design.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Figur näher erläutert werden.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the figure.
Ί5 Der Thyristor 1 besteht aus den beiden Emitterzonen 2,3 und den beiden Basiszonen 4,5. Die Emitterzonen 2 und 3 sind jeweils mit metallischen Kontakten 7 bzw. 8 versehen. Zwischen der Emitterzone 3 und der Basiszone 5 befindet sich eine Zwischenzone 9, die schwach dotiert ist und den gleichen Leitungstyp wie die Steuerbasiszone aufweist. Die Zwischenzone 9 ist mit dem Steuerkontakt 6 versehen. Infolge der schwachen Dotierung bilden die Zonen 3, 5 und 9 eine P-S-N-Struktir mit relativ hoher Durchbruchsspannung.Ί5 The thyristor 1 consists of the two emitter zones 2.3 and the two base zones 4.5. The emitter zones 2 and 3 are provided with metallic contacts 7 and 8, respectively. Between the emitter zone 3 and the Base zone 5 is an intermediate zone 9, which is lightly doped and the same conductivity type as that Has tax base zone. The intermediate zone 9 is provided with the control contact 6. As a result of the weak With doping, zones 3, 5 and 9 form a P-S-N structure with a relatively high breakdown voltage.
Infolge der hohen Durchbruchsspannung des zwischen der Emitterzone und der Basiszone bestehenden PN-Übergangs wird vermieden, daß aufgrund des beim Ausschalten durch Kommutierung auftretenden lateralen Spannungsabfalls diese Sperrschicht an irgendeiner Stelle in den Durchbruch geht. Die Kurzschlüsse befinden sigh zwischen der Emitterzone 3 und der Zwischenzone 9 an den Stellen mit dem Bezugszeichen m Wie: bereits erwähnt, können vorteilhaft Bereiche Il Unterhalb der Kurzschiußstellen 10 Vorgesehen werden, in denen die beiden Basiszonen 4 und 5 eine erhöhte Rekombinationszentrendichte aufweisen*As a result of the high breakdown voltage between the emitter zone and the base zone PN transition is avoided due to the lateral commutation occurring when switching off If there is a voltage drop this barrier layer goes into the breakdown at any point. The shorts are located sigh between the emitter zone 3 and the intermediate zone 9 at the points with the reference symbol m As already mentioned, areas Il Below the Kurzschiußstellen 10 are provided in which the two base zones 4 and 5 an increased Have recombination center density *
Da bei Belastung in Durchlaßrichtung die nur schwäch dotierte Zone 9 Von Ladungsträgern über-Since the only weakly doped zone 9 of charge carriers over-
schwemmt wird und da die Ladungsträgerlebensdauer in schwach dotierten Zonen bei hoher Injektion relativ groß ist gegenüber der Trägerlebensdauer in den höher dotierten Bereichen, muß bei dem Thyristor gemäß der Figur auch keine Beeinträchtigung des Durchlaßverhaltens in Kauf genommen werden.is flooded and since the charge carrier lifetime in weakly doped zones is relative with high injection is large compared to the carrier life in the more highly doped areas, must in the thyristor according to the Figure also no impairment of the transmission behavior can be accepted.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Thyristors gemäß der Figur besteht darin, daß die Steuerbasiszone durch Eindiffusion von Störstellen erzeugt und deren Dicke gegebenenfalls durch Materialabtragung zur gewünschten Dimensionierung des Einschaltstromes eingestelltOne method of manufacturing a thyristor according to the figure is that the control base zone through Generated diffusion of impurities and their thickness, if necessary, by removing material to the desired Dimensioning of the inrush current set
wird. Auf die Steuerbasiszone wird anschließend die hochohmige Zwischenzone epitaktisch abgeschieden und in diese Zwischenschicht die eigentliche Emitterzone durch Diffusion oder Legierung eingebracht Die epitaktisch abgeschiedene Schicht enthält bei dem fertigen Thyristor die Zonen 3 und 9, indem in diese Schicht selektiv die Zone 3 eingebracht wird, wobei automatisch die Zwischenzone 9 entsteht Die Herstellung des Thyristors bezüglich der anderen Parameter erfolgt in bekannter Weise.will. The high-resistance intermediate zone is then deposited epitaxially on the control base zone and the actual emitter zone is introduced into this intermediate layer by diffusion or alloying In the finished thyristor, the epitaxially deposited layer contains the zones 3 and 9, in that in these Layer 3 is introduced selectively, whereby the intermediate zone 9 is automatically created. The production of the thyristor with respect to the other parameters takes place in a known manner.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (5)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19742462500 DE2462500C3 (en) | 1974-12-23 | 1974-12-23 | Thyristor |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19742462500 DE2462500C3 (en) | 1974-12-23 | 1974-12-23 | Thyristor |
Publications (3)
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|---|---|
| DE2462500A1 DE2462500A1 (en) | 1977-08-25 |
| DE2462500B2 DE2462500B2 (en) | 1980-12-18 |
| DE2462500C3 true DE2462500C3 (en) | 1981-09-24 |
Family
ID=5935024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742462500 Expired DE2462500C3 (en) | 1974-12-23 | 1974-12-23 | Thyristor |
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| US3337783A (en) * | 1964-01-16 | 1967-08-22 | Westinghouse Electric Corp | Shorted emitter controlled rectifier with improved turn-off gain |
-
1974
- 1974-12-23 DE DE19742462500 patent/DE2462500C3/en not_active Expired
Also Published As
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|---|---|
| DE2462500A1 (en) | 1977-08-25 |
| DE2462500B2 (en) | 1980-12-18 |
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Legal Events
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