DE2645513A1 - Zweirichtungs-photothyristor - Google Patents
Zweirichtungs-photothyristorInfo
- Publication number
- DE2645513A1 DE2645513A1 DE19762645513 DE2645513A DE2645513A1 DE 2645513 A1 DE2645513 A1 DE 2645513A1 DE 19762645513 DE19762645513 DE 19762645513 DE 2645513 A DE2645513 A DE 2645513A DE 2645513 A1 DE2645513 A1 DE 2645513A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- semiconductor
- semiconductor section
- section
- ignition
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 183
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 62
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 81
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 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
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0203—Containers; Encapsulations, e.g. encapsulation of photodiodes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/421—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4295—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with semiconductor devices activated by light through the light guide, e.g. thyristors, phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/111—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
- H01L31/1113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors the device being a photothyristor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by potential barriers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Zweirichtungs-Photothyristor, der insbesondere durch zwei Licht-Zündeinrichtungen zum Zweirichtungsschalten
betätigt wird.
Ein Zweirichtungs-Thyristor hat zum Schalten in zwei Richtungen abhängig von einem Signal von einer Licht-Zündeinrichtung
ein Halbleitersubstrat aus fünf Schichten abwechselnd entgegengesetzter Leitfähigkeit. Von diesen fünf
Schichten berührt die erste Schicht die zweite Schicht, die zweite Schicht die dritte Schicht, die dritte Schicht die
vierte Schicht und die vierte Schicht die fünfte Schicht. Die erste bis vierte Schicht mit der ersten Schicht als einer Endschicht
auf einer Seite des Halbleitersubstrats bilden einen ersten Vierschichtbereich, während die zweite bis fünfte Schicht
81-(A l827-02)-KoE
709815/0918
mit der fünften Schicht als der anderen Endschicht auf der anderen
Seite des Halbleitersubstrats einen zweiten Vierschichtbereich darstellen. Ein derartiger Zweirichtungs-Thyristor hat
eine erste Hauptelektrode in ohmschem Kontakt mit der äußersten
ersten Schicht und der zweiten Schicht, die eine Zwischenschicht neben der ersten Schicht ist, eine zweite Hauptelektrode in
ohmschem Kontakt mit der äußersten fünften Schicht und der vierten Schicht, die eine andere Zwischenschicht in Berührung mit
der fünften Schicht ist, und eine Einrichtung zum Anlegen von Zündsignalen. Wenn ein Zündsignal so angelegt wird, daß die
Spannung zwischen der ersten und der zweiten Hauptelektrode bei einer Hauptelektrode ein höheres Potential als bei der anderen
aufweist, beginnt einer der Vierschichtbereiche zu leiten, dessen Vorwärts-Richtung mit der Richtung von der einen Hauptelektrode
zur anderen übereinstimmt. Wenn ein Zündsignal so angelegt wird, daß eine Rückwärts-Spannung zwischen den Hauptelektroden liegt,
wobei die andere Hauptelektrode ein höheres Potential als die eine Hauptelektrode hat, wird dagegen der andere Vierschichtbereich
leitend, dessen Vorwärts-Richtung mit der Richtung von der anderen Hauptelektrode zur einen Hauptelektrode übereinstimmt,
so daß der Thyristor ein Zweirichtungsschalten durchführt .
Ein derartiger Zweirichtungs-Thyristor ist elektrisch zwei rückwärts sperrenden Thyristoren (im folgenden lediglich
als "Thyristoren" bezeichnet) gleichwertig, die antiparallel geschaltet sind, und hat gegenüber den letzteren die folgenden
Vorteile:
(1) Da er in einer einzigen Baugruppe enthalten sein kann, ist die Anzahl der Kühlrippen auf die Hälfte verringert, so
daß eine raumsparende Vorrichtung ermöglicht wird;
(2) er ist in zwei Richtungen abhängig von einem Zündsignal schaltbar, was zu einer raumsparenden Steuervorrichtung
709815/0918
führt; und
(3) es ist keine spezielle Verdrahtung für die Antiparallelschaltung
erforderlich.
Aufgrund dieser Vorteile ersetzen derartige Zweirichtungs-Thyristoren
stetig antiparallel geschaltete Thyristorpaare in zahlreichen Anwendungsgebieten. Trotz ihrer Vorteile führt jedoch
eine praktische Verwendung derartiger Zweirichtungs-Thyristoren
zu den unten erläuterten Schwierigkeiten:
Ein erstes Problem derartiger Zweirichtungs-Thyristoren ist ein fehlerhaftes Zünden beim Umschalten. Da ein derartiger
Zweirichtungs-Thyristor ein Halbleitersubstrat hat, das zwei nahe beieinander antiparallel geschaltete Thyristorteile aufweist,
kann einer der beiden Thyristorteile fehlerhaft vor Anlegen eines Zündsignales durch angesammelte Rest-Ladungsträger
im anderen Thyristorteil beim Umschalten gezündet werden, wenn sich der andere Thyristorteil vom leitenden zum nichtleitenden
Zustand und der eine Thyristorteil auf entgegengesetzte Weise ändert. Ein derartiges fehlerhaftes Zünden kann insbesondere
auftreten, wenn die Schaltung mit einem derartigen Zweirichtungs-Thyristor eine große Last aufweist oder wenn Hochspannung oder
Hochfrequenz vorliegen. Daher ist ein derartiger Zweirichtungs-Thyristor in der Praxis kaum einsetzbar und nur für sehr begrenzte
Anwendungen geeignet, wenn nicht das Problem des fehlerhaften Zündens beim Umschalten gelöst wird.
Ein zweites Problem liegt darin, wie eine im wesentlichen gleiche Steueranschluß-Empfindlichkeit der beiden Thyristorteile
zu erreichen ist. Wenn die beiden Thyristorteile antiparallel in ein Halbleitersubstrat integriert sind, ist die Steuerelektrode
unbedingt auf einer Seite des Halbleitersubstrats vorgesehen. Einer der Thyristorteile, dessen PN-Übergang von der Seite des
709815/0918
Substrats mit der Steuerelektrode weiter entfernt ist, hat eine kleinere Steueranschluß-Empfindlichkeit als der andere
Thyristorteil. Wenn ein großer Unterschied in der Steueranschluß-Empfindlichkeit
zwischen den beiden Thyristorteilen eines Zweirichtungs-Thyristors vorliegt, so schaltet dieser
nicht abhängig vom gleichen Steuersignal in zwei Richtungen, oder selbst wenn er so schaltet, ist er wegen des großen Unterschiedes
in der anfänglichen Leitungsfläche für die Praxis kaum verwendbar. Wenn die gleichen Schalteigenschaften in
beiden Richtungen bei Vorliegen eines Unterschiedes in der Steueranschluß-Empfindlichkeit erzielt werden sollen, müssen
entweder verschiedene Steuersignale verwendet oder die Steuerelektroden unterschiedlich aufgebaut werden. Dies ist in der
Praxis schwierig. Damit kann ein derartiger Zweirichtungs-Thyristor nicht anstelle von zwei antiparallel geschalteten
Thyristoren verwendet werden, wenn nicht die Steueranschluß-Empfindlichkeit der beiden Thyristorteile im wesentlichen
gleich gemacht wird.
Unabhängig von den oben erläuterten Schwierigkeiten, die bei einem derartigen Zweirichtungsthyristor allgemein
auftreten, stellt sich ein anderes Problem eines fehlerhaften Zündens, wenn ein derartiger Zweirichtungsthyristor in einer
Schaltung mit einer induktiven Last verwendet wird. Ein Thyristor-Stromrichter wird in herkömmlichen Steuer- oder Regelanordnungen
zum Steuern bzw. Regeln der Drehzahl eines Gleichstrommotors verwendet, der eine genaue Steuerung bzw. Regelung
erfordert, wie z. B. ein als Antrieb für ein Walzwerk eingesetzter Motor. Im allgemeinen sind in einer derartigen Steueroder
Regelanordnung sechs Thyristoreinheiten vorgesehen, die wie ein Dreiphasen-Zweiweggleichrichter verbunden sind, wobei
jede Thyristoreinheit aus zwei antiparallelen Thyristoren besteht. Durch Ersetzen jeder Thyristoreinheit mit einem Zweirichtungsthyristor
werden die Anordnung insgesamt sowie die
709815/0918
«4
Steuer- oder Regelschaltung verkleinert, und das Verdrahten wird geeignet vereinfacht. Trotz dieses Vorteiles bewirkt das
Ersetzen der Thyristoreinheiten des Thyristor-Stromrichters mit Zweirichtungs-Thyristoren ein Problem speziell aufgrund der
Schaltung mit der induktiven Last zusätzlich zum fehlerhaften Zünden beim Umschalten und der unabgeglichenen Steueranschluß-Empfindlichkeit
. Ein Gleichstrommotor hat immer während seines Betriebs eine Gegen-EMK, und zum Betätigen eines der Thyristorteile
eines derartigen Zweirichtungs-Thyristors muß ein Steuersignal während der Periode angelegt werden, wenn die Vorwärts-Spannung
am einen Thyristorteil höher ist als die Gegen-EMK. Wenn der Gleichstrommotor seine Rotation von Vorwärts- in Rückwärts-Richtung
ändert oder die anliegende Last plötzlich verringert wird, nimmt die Gegen-EMK im Vergleich mit dem Zustand
während des normalen Betriebs zu, und außerdem muß der Voreilwinkel für die Phasensteuerung zum Verlangsamen verzögert werden,
so daß das Steuersignal mit einer Vorwärts-Spannung kleiner
als die Gegen-EMK am Thyristorteil anliegt. D. h., das Steuersignal liegt so an, daß der zu zündende Thyristorteil in Sperrrichtung
vorgespannt ist, während der andere, zu diesem Thyristorteil antiparallel geschaltete Thyristorteil in Vorwärts-Richtung
vorgespannt ist. Wenn in diesem Fall der Zweirichtungsthyristor in zwei Richtungen abhängig vorn gleichen Steuersignal oder von
zwei synchronisierten Steuersignalen von der gleichen Steuerschaltung geschaltet wird, wird der zu dem zu zündenden Thyristorteil
antiparallel liegende Thyristorteil in unerwünschter Weise gezündet, was zum Kurzschluß der Last und der Stromquelle führt.
Eine Möglichkeit zum Vermeiden dieses Zustandes liegt darin, daß der Zweirichtungs-Thyristor in einem Bereich geschaltet
wird, in dem die Gegen-EMK niedriger ist als die Quellenspannung. Diese Möglichkeit beschränkt jedoch stark die Drehzahlregelung
oder -steuerung des Gleichstrommotores, so daß eine praktische Anwendung hiervon unzweckmäßig ist.
In letzter Zeit wurde die elektrische Zündanordnung zum
709815/0918
Schalten eines Thyristors oder eines Zweirichtungs-Thyristors
durch Einspeisen eines Steuerstromes von der Steuerelektrode schrittweise durch eine Licht-Zündanordnung ersetzt, wobei
der Thyristor oder der Zweirichtungs-Thyristor durch einen Photostrom geschaltet wird, der durch Einstrahlen von Licht
auf das Halbleitersubstrat des Thyristors erzeugt wird. Fünfschicht-Zweirichtungs-Photothyristoren
sind bekannt (vgl. z. B. US-PS 3 422 323, US-PS 3 9^3 550). Im Vergleich zur elektrischen
Zündanordnung hat die Licht-Zündanordnung den Vorteil, daß die einfache Isolation der Steuerschaltung von der Hauptschaltung
den Aufbau der Steuerschaltung vereinfacht und gleichzeitig eine Anwendung auf eine Hochspannungsschaltung erleichtert, und
daß das Fehlen einer Rückkopplung von der Hauptschaltung zur Steuerschaltung das fehlerhafte Zünden ausschließt, das sonst
aufgrund der Induktivität auftreten kann. Die Licht-Zündanordnung hat trotz dieser Vorteile zahlreiche noch zu lösende Probleme,
wenn sie beim Zweirichtungs-Thyristor verwendet wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Zweirichtungs-Photothyristor
anzugeben, der abhängig von Licht-Zündsignalen in beiden Richtungen schaltbar ist, der beim Umschalten nicht
fehlerhaft gezündet wird, der nahezu die gleiche Zündempfindlichkeit in beiden Richtungen aufweist und der in einer Schaltung
mit induktiver Last verwendbar ist.
Hierzu ist der erfindungsgemäße Zweirichtungs-Photothyristor gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Thyristorteil,
die antiparallel in einer vorbestimmten Lagebeziehung angeordnet sind, durch einen isolierenden Abschnitt zum elektrischen Trennen
des ersten und des zweiten Thyristorteiles voneinander, durch eine erste und eine zweite Licht-Zündeinrichtung zum Zünden des
ersten bzw. zweiten Thyristorteiles und durch eine Einrichtung zum Sperren eines Licht-Zündsignales von der ersten Zündeinrichtung
zur zweiten Zündeinrichtung und von der zweiten Zündeinrichtung zur ersten Zündeinrichtung. Der erste und der zwei-
709815/0918
te Thyristorteil bestehen aus einem Halbleiterabschnitt einschließlich
vier Schichten abwechselnd unterschiedlicher Leitfähigkeit, die so angeordnet sind, daß drei PN-übergänge zwischen
den jeweiligen benachbarten Schichten gebildet werden. Die beiden Halbleiterabschnitte sind antiparallel oder mit
anderen Worten fest nebeneinander als Thyristorteile in entgegengesetzten Polaritäten verbunden. Die beiden Halbleiterabschnitte
können entweder aus einem einzigen Halbleitersubstrat oder aus zwei verschiedenen Halbleitersubstraten hergestellt
sein. Wichtig ist jedoch ein Abschnitt zum elektrischen Isolieren der beiden Halbleiterabschnitte. Wenn die beiden Halbleiterabschnitte
von zwei verschiedenen Halbleitersubstraten gebildet werden, kann der Isolierabschnitt in dem Raum zwischen den Substraten
bestehen. Wenn die beiden Halbleiterabschnitte aus einem einzigen Halbleitersubstrat gebildet sind, wird andererseits
der Isolierabschnitt zwischen den beiden Halbleiterabschnitten so aufgebaut, daß einerseits kein wesentlicher Thyristorstrom
zwischen den Halbleiterabschnitten möglich ist und andererseits die übertragung von Rest-Ladungsträgern im einen
Thyristor zum anderen gesperrt wird, wie dies weiter unten näher erläutert wird.
Als erste und als zweite Licht-Zündeinrichtung ist vorzugsweise ein Leucht-Festkörper-Bauelement, wie z. B. eine
Leuchtdiode, nahe jedem Halbleiterabschnitt vorgesehen. Alternativ werden vorzugsweise Fenster in die Baugruppe oder
das Gehäuse eingebracht, das den Zweirichtungs-Photothyristor enthält, damit Licht von äußeren Lichtquellen eintreten kann.
Entsprechend einer anderen Möglichkeit wird Licht vorzugsweise mittels eines Licht-Übertragungsgliedes, wie z. B. einer Faser,
eingestrahlt.
In diesem Fall ist es wichtig, eine betriebsmäßige Beziehung zwischen der ersten Licht-Zündeinrichtung und dem
709815/0918
/C
ersten Halbleiterabschnitt und zwischen der zweiten Licht-Zündeinrichtung
und dem zweiten Halbleiterabschnitt so aufzubauen, daß ein Licht-Zündsignal nicht von der ersten Licht-Zündeinrichtung
zum zweiten Halbleiterabschnitt oder von der zweiten Licht-Zündeinrichtung zum ersten Halbleiterabschnitt gespeist
werden kann.
Es ist auch vorteilhaft, daß ein Ende des mittleren Überganges
des ersten und des zweiten Halbleiterabschnittes belichtet wird oder nahe von deren Licht-Empfangsflächen vorgesehen
ist, vio ein Licht-Zündsignal von der zugeordneten ersten oder
zweiten Licht-Zündeinrichtung einwirkt.
Die Erfindung sieht also einen Zweirichtungs-Photothyristor
vor, der einen ersten und einen zweiten Thyristorteil antiparallel zueinander mit einer vorbestimmten Lagebeziehung aufweist. Der
erste und der zweite Thyristorteil sind elektrisch voneinander durch einen Isolierabschnitt isoliert. Der Zweirichtungs-Photothyristor
ist mit einer ersten und einer zweiten Licht-Zündeinrichtung zum Zünden des ersten bzw. zweiten Thyristorteiles
versehen. Weiterhin ist eine Einrichtung zum Sperren eines Licht-Zündsignales von der ersten Licht-Zündeinrichtung zum
zweiten Thyristorteil und von der zweiten Licht-Zündeinrichtung zum ersten Thyristorteil vorgesehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zweirichtungs-Photothyristors,
Pig. 2 einen Schnitt H-II in Pig. I,
709815/0918
Pig. 3 eine Teilvergrößerung der Fig. 2,
Pig. 4 eine schematische Darstellung der Licht-Zündeinrichtung
mit Lichtleitern,
Fig. 5 einen Schnitt einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2,
Fig. 6 einen Schnitt einer anderen Abwandlung des Ausführungsbeispiels
der Fig. 2,
Fig. 7 einen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 8 einen Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 9 eine Draufsicht eines vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
Fig. 10 einen Teilschnitt X-X in Fig. 9, Fig. 11 einen Teilschnitt einer Abwandlung des Aus-
tr
führungsbeispxels der Fig. 10,
Fig. 12 eine Draufsicht eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 13 einen Schnitt XIII-XIII in Fig. 12,
Fig. lh einen Schnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
Fig. 15 einen Schnitt eines siebenten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
709815/0918
Pig. l6 eine Draufsicht eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 17 einen Schnitt eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In den Fig. 1 und 2, die ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweirichtungs-Photothyristors zeigen,
sind vorgesehen ein erster Halbleiterabschnitt 1 einschließlich zwei Hauptflächen 11 und 12 auf entgegengesetzten Seiten
des Halbleiterabschnittes, Seiten-Endflächen 13 und 13f» die
die Hauptflächen miteinander verbinden, und vier benachbarte Schichten Ng1, Pßla Νβ1 und PE1 abwechselnd entgegengesetzter
Leitfähigkeit, die einen PN-Übergang zwischen jeder benachbarten Schicht zwischen den Hauptflächen bilden. Ein zweiter
Halbleiterabschnitt 2 hat zwei Hauptflächen 21 und 22 auf entgegengesetzten
Seiten des Halbleiterabschnittes, Seiten-Endflächen 23 und 23', die die Hauptflächen 21 und 22 miteinander
verbinden, und vier benachbarte Schichten NE2, Pg2, ^b2 un(* ^E2
abwechselnd entgegengesetzter Leitfähigkeit, die einen PN-Übergang zwischen jeweils benachbarten Schichten zwischen den Hauptflächen
21 und 22 bilden. Weiterhin sind N-leitende Emitterschichten K„., und N„o (im folgenden jeweils als "Nt-,-,-Schicht"
CiX
CiC.
CiX
bzw. "Npp-Schicht" bezeichnet), P-leitende Basisschichten Pg1
und Pn_ (im folgenden als "Px..-Schicht" bzw. "PD -Schicht" bezeichnet)
neben der NE1~ und der NE2-Schicht vorgesehen, die
erste PN-übergänge 3ΛΛ und Jn. mit der Nx,..- bzw. der N^-Schicht
XX dX CsX CiC.
bilden. Weiterhin sind N-leitende Basisschichten Nx,.. und Nno (im
DX Dd
folgenden als "N^-Schicht" bzw. "Ng^-Sehicht" bezeichnet) neben
der Pg1 - bzw. Pgp-Schicht vorgesehen und bilden zweite PN-übergänge
J12 und J22 mit der Pßl~ bzw. Pg2-Schicht. P-leitende '
Emitterschichten Pg1 und Pg2 (im folgenden als "PE1-Schicht"
bzw. "Pg^j-Schicht" bezeichnet) liegen neben der Νβ1~ bzw. Ng2-Schicht
und bilden dritte PN-übergänge J1, und Z mit der Nßl»
709815/0918
bzw. Ngp-Schicht. Die Pp-ι" und die PF?-Schicht liegen an den
Hauptflächen 11 und 21 des ersten bzw. des zweiten Halbleiterabschnittes
1 bzw. 2 frei, während die K^1- und die Pc/1-Schicht
sowie die Νρ_- und die Pp?-Schicht an den anderen Hauptflächen
12 bzw. 22 freiliegen. Die jeweiligen ersten PN-Übergänge J11 und
Jp1 haben an den Hauptflächen 12 und 22 sowie den Seiten-Endflächen
13' und 23' jeweils iir. Graben 8 freiliegende Enden, während
die zweiten PN-Übergänge J.? und Jp^ und die dritten PN-Übergänge
J.., und Jp, an den Seiten-Endflächen 13, 23 bzw. 13',
23' freiliegende Enden aufweisen. Der erste Kalbleiterabschnitt 1 ist so aufgebaut, daß sich die Querschnittsfläche in einer
Ebene parallel zu den Hauptflächen fortschreitend von der Hauptfläche 11 zur anderen Haupt fläche 12 verringert, während der
zweite Halbleiterabschnitt 2 so gebildet ist, daß sich seine Querschnittsfläche in einer Ebene parallel zu den Hauptflächen
fortschreitend von der Hauptfläche 21 zur anderen Hauptfläche
22 vergrößert. Eine erste bzw. eine zweite Anoden-Elektrode 3 bzw. 5 ist in niederohmigern Kontakt mit der Pp1- und der PF?-
Schicht an der Hauptfläche 11 bzw. 21. Eine erste bzw. eine zweite Kathoden-Elektrode h bzw. 6 sind in niederohmigem Kontakt
mit der N_ - und der Pn.-Schicht bzw. der N^«-,- und der
ft 1 ti J. & cL
Ρτ,^-Schicht an den Hauptflächen 12 bzw. 22. Die erste Kathoden-
Elektrode 3 und die zweite Kathoden-Elektrode 6 wirken auch als Haftschichten zum Befestigen des ersten und des zweiten
Halbleiterabschnittes 1 und 2 nahe beieinander auf einem Hilfsträger 7 aus elektrischleitendem Material. Durch Befestigen des
ersten Halbleiterabschnittes 1 und des zweiten Halbleiterabschnittes 2 nahe beieinander auf dem Hilfsträger 7 wird der
V-förmige Graben 8 zwischen den beiden Halbleiterabschnitten gebildet. B]ine mit zwei Lichtquellen, wie z. B. Leuchtdioden
91 und 92, und einem Träger für diese ausgestattete Licht-Zündeinrichtung
9 liegt gegenüber zum Graben 8 zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterabschnitt. Die Licht-Zündeinrichtung
9 ist so auf dem Träger 93 gelagert, daß die Leuchtdiode 91 gegenüber zur Seiten-Endfläche 13' des ersten Halbleiterab-
709815/091 8
So
schnittes 1 vorgesehen ist, während die Leuchtdiode 92 gegenüber
der Seiten-Endfläche 23' des zweiten Halbleiterabschnittes 2 liegt, die einen Teil des Grabens 8 bildet. Der Träger oder
die Unterlage 93 hat einen vorspringenden Abschnitt 931 zwischen
den Leuchtdioden 91 und 92, damit kein Licht-Zündsignal von der Leuchtdiode 91 zur Seiten-Endfläche 23' des zweiten Halbleiterabschnittes
2 und von der Leuchtdiode 92 zur Seiten-Endfläche 13' des ersten Halbleiterabschnittes 1 gespeist werden kann.
Die Einrichtung zum elektrischen Verbinden der ersten Kathoden-Elektrode
h mit der zweiten Anoden-Elektrode 5, ein Passivierungsfilm
zum Stabilisieren der Oberflächen des ersten und des zweiten Halbleiterabschnittes sowie das Gehäuse sind in der Zeichnung
nicht dargestellt. Im folgenden wird der Betrieb des so aufgebauten Zweirichtungs-Photothyristors näher erläutert.
Zunächst sei r.ngencrr.reri, Ί&Γ- eine Spannung anliegt, urr,
■iie elektrisch verbundenen Elektroden ü und 5 in Potential
nof;at:v bezürlich der elektrisch verbundenen Elektroden 3 und
t zu r.aehun. Beim ersten Halbleiteratschnitt I sind der erste
P:;-i)berrang J und der dritte P;:-ÜL:ergang J. _ in Vorwärts-
oder L'urchlaß-Richtung vorgespannt, während der zweite PN-Übergang
J,„ in Rückwärts- oder Sperr-Pichtung vorgespannt ist. Beim
zweiten Halbleiterabschnitt 2 sind dagegen der erste PN-übercang
J21 und der dritte PN-Übergang J in Rückwärts-Richtung
vorgespannt, während der zweite Pn-übergang J?? in Vorwärts-Richtung
vorgespannt ist. Wenn ein Licht-Zündsignal in den Graben 8 von der Leuchtdiode 91 unter diesem Zustand einwirkt,
wird der in Vorwärts-Richtung gesperrte erste Halbleiterabschnitt 1 gezündet. Dieses Zünden wird im folgenden kurz erläutert.
Die Lichtstrahlung erzeugt Elektron-Loch-Paare bei und in der Nähe des Teiles des zweiten PN-Überganges J „, der
im Graben 8 freiliegt. Die Elektronen und die Löcher werden durch die Nßl- bzw. PE1~Schicht gesammelt, so daß so der erste
70981 5/0918
PN-Übergang J11 stark in Vorwärts-Richtung vorgespannt wird,
der bisher etwas in Vorwärts-Richtung vorgespannt war. Wenn die Spannung am ersten PN-Übergang J11 bei dessen einem Endteil
neben dem Graben 8 das Aufbaupotential (Raumladungs-Randschicht-Spannung)
des ersten PM-überganges J11 überschreitet,
beginnen Elektronen an diesem Teil von der NE1~Schicht in die
Pß1-Schicht zu injizieren. Die in die PR1-Schicht injizierten
Elektronen diffundieren in die Npi-Schicht über den zweiten
PN-Übergang J1„. Diese Elektronen bewirken, daß der bisher
etwas in Vorxmrts-Richtung vorgespannte dritte PN-Übergang
J1, stark in Vorwärts-Richtung vorgespannt wird, so daß Löcher
von der Pp1-Schicht in die Nß1-Schicht injiziert werden, wenn
die Spannung am PN-Übergang J.., das Aufbaupotential des dritten
PN-überganges überschreitet. Die so injizierten Löcher diffundieren in die P51-Schicht durch den zweiten PN-Übergang J^p3
um den ersten PN-Übergang J11 stärker in Vorwärts-Richtung
vorzuspannen. Als Ergebnis wird die Injektion von Elektronen von der NE1-Schicht begünstigt. Diese Verfahrensschritte v/erden
wiederholt. Wenn der Stromverstärkungsfaktor Ä NpN des Transistors
aus der N171-, Pp51- und NR1 -Schicht plus der Stromverstärkungsfaktor Of des Transistors aus der Pn.-, N1-,,,- und P„„-Schicht
r N Sr DIoX CjI
den Wert 1 erreichen, beginnt der erste Halbleiterabschnitt 1 mit der Punktion eines Thyristors zu leiten.
Wenn eine Spannung angelegt wird, um die elektrisch verbundenen Elektroden 4 und 5 positiv bezüglich der elektrisch
verbundenen Elektroden 3 und 6 zu machen, werden andererseits die gleichen Verfahrensschritte, wie oben anhand des ersten
Halbleiterabschnittes 1 beschrieben, in dem in Vorwärts-Richtung gesperrten zweiten Halbleiterabschnitt 2 wiederholt, so daß dieser
leitet. Der Unterschied in diesem Fall liegt darin, daß Licht von der Leuchtdiode 92 als Licht-Zündsignal verwendet
wird.
709815/0918
ti
Bein Zweirichtungs-Photothyristor mit dem oben erläuterten
Aufbau ist der erste Kalbleiterabschnitt 1 vom zweiten
"albleiterabsehnitt 2 durch den Graben 8 isoliert, und daher
haben die in einerc der Halbleiterabschnitte gesammelten Rest-Leiungsträger
keinen Einfluß auf den anderen Halbleiterabschnitt, um diesen fehlerhaft zu zünden, so daß es möglich
ist, die dv/dt-ünempfindlichkeit beim Umschalten zu verbessern.
Ca weiterhin die vergleichsweise empfindlichen Enden der zweiten PN-übergänge 3 ^ und J_2 der jeweiligen Halbleiterabschnitte
an den Seiten des Grabens 8 freiliegen, der mit den Licht-Zündsignalen von der Licht-Zündeinrichtung 9 bestrahlt
wird, ist die Zündempfindlichkeit der beiden Halbleiterabschnitte irr wesentlichen gleich, d. h. es wird ein Zweirichtungs-Photothyristor
mit der gleichen Licht-Zündempfindlichkeit in beiden Richtungen erhalten. Da weiterhin der Durchgang
der jeweiligen Licht-Zündsignale von der Leuchtdiode 31
zurr, zweiter. Halbleiterabschnitt 2 und von der Leuchtdiode 92
zum ersten Halbleiterabschnitt 1 gesperrt ist, wird ein für
eine Schaltung mit einer induktiven Last verwendbarer Zweirichtungs-Photothyristor
erhalten, wie dies weiter unten anhand der Fig. 3 in Einzelheiten erläutert wird.
Wenn ein Zweirichtungsthyristor in einer Schaltung mit
induktiver Last verwendet wird, wird oft der zu zündende Halbleiterabschnitt in Rückwärts-Richtung aufgrund der Gegen-EMK
infolge der induktiven Last vorgespannt, während der Halbleiterabschnitt, der eine Sperre bilden sollte, in Vorwärts-Richtung
vorgespannt ist.
Wenn die Zweirichtungs-Photothyristoren in den Pig. I
und 2 in einer Schaltung mit induktiver Last verwendet wer- den, werden die jeweiligen Licht-Zündsignale, die von der
Leuchtdiode 91 zum zweiten Halbleiterabschnitt 2 und von der Leuchtdiode 92 zum ersten Halbleiterabschnitt 1 ausgestrahlt
sind, durch den vorspringenden Abschnitt 931 zwischen
709815/0918
den Leuchtdioden 91 und 92 gesperrt, wie dies durch Strichlinien in Fig. 3 gezeigt ist. Selbst wenn daher ein Licht-Zündsignal
auf den Graben 8 von der Leuchtdiode 91 bei in Rückwärts-Richtung vorgespanntem ersten Halbleiterabschnitt
1 und bei in Vorwärts-Richtung vorgespanntem zweiten Halbleiterabschnitt
2 fällt, wird keiner der Halbleiterabschnitte betätigt oder gezündet, so daß der Kurzschluß der Last oder
der Stromquelle verhindert wird.
Weitere Vorteile des Zweirichtungs-Photothyristors der Fig. 1 und 2 sind:
(1) Da der zweite und der dritte PN-Übergang, die die Durchbruchsspannungen
der Halbleiterabschnitte aufrechterhalten, an den Seiten-Endflächen unter einem bestimmten Winkel zu
den PN-übergängen freiliegen, wird eine hohe Durchbruchsspannung erzielt;
(2) die Strahlung der Licht-Zündsignale auf den Seiten-Endflächen erlaubt die Herstellung einer Elektrode über jeder
gesamten Hauptfläche, so daß einerseits der Nutzfaktor der
Halbleitersubstrate verbessert und andererseits ein raumsparendes Bauelement mit großer Kapazität erzielt wird;
und"
(3) die Verwendung von zwei Leuchtdioden ermöglicht eine Auswahl der relativen Lagen der Leuchtdioden und der Halbleiterabschnitte
mit der besten Lichtempfindlichkeit, so daß die Größe (Ausgang) der Leuchtdioden im Vergleich zu
einer einzigen Leuchtdiode verringert wird, die das Schalten in beiden Richtungen durchführt.
Anstelle der Leuchtdioden 91 und 92 der Licht-Zündeinrichtung 9 können elektrische Lampen verwendet werden. In
diesem Fall wird Licht von jeder der Lichtquellen bildenden Lampen vorzugsweise auf die zugeordnete Licht-Empfangsfläche
709815/0918
über Be]euchtungslinsen (Kondensor) gestrahlt, die getrennt
von dor elektrischen Glühbirne oder alternativ in dieser vorgesehen
sein können.
Wie in der Piß. ^ gezeigt, kennen Lichtsignale von den
Leuchtdioden oder Lampen 91 und 9? zum Träger 93 durch Lichtleiter
55 und 56 geführt v/erden, wie z, B. or tische Fasern,
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann die Licht-Zündeinrichtung
9 in den Graben 8 eingeführt werden, Dies verringert
die Größe des Bauelements, während gleichzeitig seine Empfindlichkeit
verbessert wird. In diesem Pail können die Lichtquellen
9- und 92 auch ^us Louchtdioden bestehen oder alternativ
elektrische Larpen sein» Weiterhin können Lichtleiter verwendet werden, um Lichtsignale von den Lichtquellen zum Träger 931
zu führen.
Weiterhin können Lichtsignale zu den Außenflächen 13 und
der Kalbleiterabschnitte 1 bzw. 2 von Lichtquellen, wie z. E. den Leuchtdioden 91 und 92, geführt werden, die auf entgegengesetzten
Seiten des Bauelements vorgesehen sind. Die Leuchtdioden 91 und 92 können durch elektrische Lampen wie bei der.
obigen Abwandlungen ersetzt werden, und auch Lichtsignale können beinahe zu den Außenseiten durch derartige Lichtleiter
geführt werden, wie 2. B. optische Fasern. In diesem Fall können die Leuchtdioden oder Lampen 9I und 92 gegebenenfalls
auf unabhängigen Trägern oder Halterungen 93' und 93" vorgesehen sein. Dabei unterbrechen die Kalbleiterabschnitte selbst
Lichtsignale, die den Licht-Empfangsflächen der Halbleiterabschnitte zugeordnet bzw. nicht zugeordnet sind.
Im Gegensatz zu den oben erläuterten Ausführungsbeisiielen,
bei denen die Halbleiterabschnitte 1 und 2 vollständig durch den Graben 8 getrennt sind (vgl. die Fig. 1-6), können
70981 5/09 1 8
der erste Halbleiterabschnitt 1 und dor zweite Kalbleiterabschnitt
2 miteinander über den Boden des Grabens 8 so verbunden sein, daß ein in einem Kalb leiterabschnitt erzeugter Photostrom
.nicht in den anderen Kalbleiterabschnitt fließt, um das
Zünden im einen Kalbleiterabschnitt zu hemmen, wie dies in Pie·7 gezeigt ist. Diese Verbindung des ersten Halbleiterabschnittes
1 und des zweiten Kalbleiterabschnittes 2 bietet nicht nur eine zur Massenproduktion geeignete einfache Handhabung bei
der Fertigung, sondern führt auch zu gleichen Kennlinien für beide Halbleiterabschnitte. Dies schließt Änderungen der Kennlinien
zwischen den beiden Halbleiterabschnitten aus, die zwangsläufig auftreten, wenn der erste und der zweite Halbleiterabschnitt
in verschiedenen Substraten erzeugt werden, wie dies anhand der Ausführungsbeispiele der Fig. 1-6 erläutert wurde, während
sie aus einem einzigen Substrat erzeugt werden. Selbst wenn der erste und der zweite Halbleiterabschnitt 1 bzw. 2 über den
Boden des Grabens 8 verbunden sind (vgl. Fig. 7), sind die Halbleiterabschnitte im wesentlichen elektrisch durch den Graben 8
isoliert, so daß die Vorteile der Erfindung in gleicher Weise erreicht werden. Die Art der Lichtquellen und die Weise, in der
Lichtsignale von den Lichtquellen auf die Licht-Empfangsflächen gestrahlt werden, können aus den anhand der Fig. 1-6 erläuterten
Möglichkeiten geeignet gewählt werden.
Der erste und der zweite Halbleiterabschnitt 1 bzw. 2 in einem einzigen Substrat sind bekanntlich isoliert, indem
ausreichend der PNP-Dreischichtteil 50*J erweitert wird, der
den ersten und den zweiten Halbleiterabschnitt verbindet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, ohne den Graben 8 zu bilden. Zwischen
den integrierten Hauptflächen 11, 12 und ähnlich den 'integrierten Hauptflächen 12, 21 wird ein Halbleitersubstrat
mit NPNPN-Aufbau aus fünf benachbarten Schichten gebildet.
Die beiden äußersten N-Schichten sind so beabstandet vorge-.sehen,
daß eine überlagerung übereinander vermieden wird, wenn sie auf eine der entgegengesetzten Hauptflächen projiziert
709815/0918
gedacht werden. Dor erste Halbleiterabschnitt 1 besteht aus
der einen äußersten N-Schicht und dem Teil der darunterliegenden drei PKP-Zwischenschiehten, während der zweite Halbleiterabüchnitt
2 durch die andere äußerste ^-Schicht und dem Teil der darüberliegenderi drei PNP-Zwischenschichten gebildet wird,
wobei der Isolierabschnitt 504 aus dem Teil der drei PNP-Zwischenschichten besteht, der zwischen den Halbleiterabschnitten
1 und 2 vorgesehen ist, so daß die Vorteile der Erfindung erzielt werden. In diesem Fall müssen Licht-Zündsignale auf die
äußeren Endflächen 13 und 23 gestrahlt werden, wie dies bereits anhand der Fig. 6 erläutert wurde, und die Halbleiterabschnitte
unterbrechen jeweils den Durchgang der Lichtsignale zu den Licht-Empfangsflächen
der entgegengesetzten Halbleiterabschnitte. Der Isolierabschnitt 504 kann mit einem Schwermetall diffundiert
sein, wie z. P. Gold, um einerseits die Isoliereigenschaften zu verbessern und andererseits seine Breite zu verringern.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweirichtungs-Photothyristors ist in den Fig. 9 und 10 gezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß der Durchgang der Licht-Zündsignale von der Leuchtdiode 91 zum
zweiten Halbleiterabschnitt 2 und von der Leuchtdiode 92 zum ersten Halbleiterabschnitt 1 stärker als bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1-6 unterbrochen wird. Eine Halbleiterinsel
10 rr.it einem Dreieck-Querschnitt wird hergestellt, um einen Teil des Grabens 8 zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt 1
und dem zweiten Halbleiterabschnitt 2 einzunehmen, so daß ein W-förmiger Teil des Grabens 8 mit der Insel 10 gegenüber zum
vorspringenden Abschnitt 931 entsteht. Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen der Fig. 1-6 kann die Einrichtung zum
unterbrechen von Licht nicht verhindern, daß ein Lichtsignal,,
das auf einen Halbleiterabschnitt gestrahlt und von diesem reflektiert wird, den anderen Halbleiterabschnitt erreicht, während
eine direkte Bestrahlung mit dem Lichtsignal vermieden wird. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann sogar selbst
709815/0918
ein an der Seiten-Endfläche des einen lialbloiteraoschnittes
reflektiertes Licht-Zündsignal nicht die ."eiten-Endfläche des
anderen Halbleiterabschnittes erreichen. Weiterhin ist das Licht-Zündsignal nicht auf die direkt auf die Licht-Empfangsfläche
von der Lichtquelle, wie z. E. der Leuchtdiode, gestrahlten Komponenten beschränkt, sondern es werden auch die an der
Insel 10 reflektierten Komponenten auf die Licht-Emp fangs fläche gestrahlt, so daß der Zünd-Wirkungsgrad heraufgesetzt wird,
indem das von der Leuchtdiode abgegebene Licht wirksam ausgenutzt wird. Hierzu wird vorzugsweise der Gradient der Reflexionsfläche der Insel 10 einerseits sorgfältig gewählt, und andererseits
wird ein Reflexions-Metallfilm auf der Oberfläche gebildet.
Der Halbleiteraufbau der Insel 10 bei diesem Ausführungsbeispiel beruht auf dem Vorteil einer gleichzeitigen Herstellung
des ersten und des zweiten Halbleiterabschnittes und der Insel 10 durch die W-förmige Grabenanordnung in einem einzigen
Halbleitersubstrat. Wenn dieser Vorteil für die Herstellung nicht berücksichtigt Viird, kann für die Insel 10 ein anderes
Material als Halbleiter verwendet werden. Weiterhin kann die Insel 10 jede gewünschte Querschnittsform anstelle eines Dreieckes
auf Kosten der Reflexion eines Licht-Zündsignales an ihr haben. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel haben der erste
und der zweite Halbleiterabschnitt den gleichen Aufbau wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2. Die Länge der Insel 10 entlang
des Grabens 8 kann abhängig von der Art oder dem Zustand der verwendeten Lichtquellen selbst über die gesamte Länge des
Grabens ausgedehnt werden.
Wie in der Fig. 11 gezeigt ist, können die auf der Halterung
93 gelagerten Lichtquellen, wie z. B. die Leuchtdioden und 92, in die beiden Grabenabschnitte eingeführt werden, die
durch die Insel 10 getrennt sind. In diesem Fall ist der vorspringende Abschnitt 931 der Halterung 93» wie in Fig. 10 gezeigt,
nicht erforderlich.
709815/0918
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 9-11 kann elektrische Lampen anstelle von Leuchtdioden als Lichtquellen verwenden.
Weiterhin können Lichtleiter, wie z. B. optische Fasern, zum Leiten von Lichtsignalen von den Leuchtdioden oder anderen
Lichtquellen, wie z. B. elektrischen Lampen, zur Halterung oder selbst im Graben 8 verwendet v/erden, wie dies in den Ausführungsbeispielen
der Fig. 1-7 gezeigt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweirichtungs-Photothyristors ist in den Fig. 12 und 13 gezeigt.
Der Zweirichtungs-Photothyristor dieses Ausführungsbeispiels hat die gleichen Vorteile wie die vorhergehenden
Ausführungsbeispiele, obwohl der vorspringende Abschnitt 931 der Fig. 2-5 und 10 nicht vorgesehen ist. Der Aufbau dieses
Ausführungsbeispiels zeichnet sich dadurch aus, daß eine erste öffnung 301 im ersten Halbleiterabschnitt 1 von der Hauptfläche
12 zur Kauptflache 11 vorgesehen ist, während eine zweite
öffnung 302 in den zweiten Halbleiterabschnitt 2 von der Hauptfläche 21 zur Hauptfläche 22 eingebracht ist, wobei der
Graben 8 den ersten und den zweiten Haibleiterabschnitt trennt, wie dies anhand der Fig. 1 und 2 erläutert wurde. Die Leuchtdioden
91 und 92 oder entsprechende Lichtquellen sind entgegengesetzt zur ersten bzw. zur zweiten öffnung 301 bzw. 302 angeordnet.
Der Abstand zwischen den Leuchtdioden 91 und 92 schließt
die unerwünschte Strahlung eines Licht-Zündsignales von der Leuchtdiode 91 zum zweiten Halbleiterabschnitt 2 oder von der
Leuchtdiode 92 zum ersten Halbleiterabschnitt 1 aus, insbesondere
die Strahlung eines großen Licht-Zündsignales, das ein fehlerhaftes Zünden eines unerwünschten Thyristorteiles verursacht,
selbst wenn ein vorspringender Abschnitt 931 nicht vorgesehen ist, wie dieser anhand des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels erläutert wurde. Weiterhin können die Leuchtdioden
91 und 92 in die jeweiligen öffnungen eingeführt werden. Trotz des Aufbaues der ersten und der zweiten Öffnung 301 und 302
709815/0918
durch die jeweiligen Halbleiterabschnitte (vgl. Fig, 13) werden
die Vorteile der Erfindung erzielt, solange sie so gebildet sind, daß die zweiten PN-übergänge freiliegen. Wenn die Durchbruchsspannung
berücksichtigt wird, haben die Wände der ersten und der zweiten öffnung vorzugsweise den gleichen Winkel wie
die Seiten-Endflächen der Halbleiterabschnitte bezüglich den PN-übergangen.
In den Fig. 12 und 13 ist der Graben 8 als Einrichtung zum elektrischen Isolieren des ersten und des zweiten Halbleiterabschnittes
1 und 2 vorgesehen. Wie oben anhand des Ausführungsbeispiels der Fig. 8 erläutert wurde, werden die Vorteile
der Erfindung in gleicher Weise erreicht, indem der erste und der zweite Halbleiterabschnitt alternativ durch den PNP-Teil
des Substrats verbunden werden. Ähnlich zum Ausführungsbeispiel der Fig. 8 kann der als Isoliereinrichtung dienende
PNP-Halbleiterabschnitt 504 mit einem derartigen Schwermetall,
wie z. B. Gold, diffundiert sein.
Der Isolierabschnitt aus dem PNP-Halbleiterabschnitt kann mit Schlitzen 8' und 8" versehen sein (vgl. Fig. 14),
während die Ng1- und die Nßp-Schicht des ersten und des zweiten
Halbleiterabschnittes miteinander verbunden bleiben, wodurch die Breite des Isolierabschnittes 504 verringert wird.
Als Lichtquellen für das Ausführungsbeispiel der Fig. 12-14 können elektrische Lampen anstelle der Leuchtdioden
91 und 92 verwendet werden, um ein Licht-Zündsignal direkt
auf die jeweiligen öffnungen 301 und 302 einwirken zu lassen. Es ist auch möglich, das durch die Leuchtdioden oder elektrische
Lampen erzeugte Licht-Zündsignal zu den Oberseiten oder in die Öffnungen 301 und 302 mittels derartiger Lichtleiter, wie z. B.
optischen Fasern (nicht dargestellt), einzuführen.
709815/0918
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 15 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich
dadurch aus, daß Aussparungen 401 und 402 im ersten und im zweiten Halbleiterabschnitt 1 und 2 mit den Öffnungen an den
jeweiligen Hauptflächen vorliegen, wobei die Leuchtdioden 91
und 92 in die Aussparungen eingeführt sind, und daß ein transparenter
Isolierstoff 403 in die Aussparungen gefüllt ist. Die
Bodenteile der jeweiligen Aussparungen müssen wenigstens die zweiten PN-übergänge der jeweiligen Halbleiterabschnitte 1
und 2 erreichen. Bei diesem Ausführungsbexspiel wird positiv verhindert, daß das Licht-Zündsignal von den Leuchtdioden 91
oder 92 auf den ersten oder zweiten Halbleiterabschnitt 1 oder 2 strahlt. Weiterhin erlaubt die Nähe der Leuchtdioden zu den
freiliegenden Teilen der zweiten PN-übergänge eine verbesserte Lichtkopplung, was zu kleineren Abmessungen der Leuchtdioden
führt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können die Leuchtdioden 91 und 92 durch elektrische Lampen ersetzt sein, die
in die Aussparungen 401 bzw. 402 eingebettet sind. Weiterhin
können die Licht-Zündsignale von den Leuchtdioden oder gegebenenfalls den elektrischen Lampen in die Aussparungen 401 und 402
mittels Lichtleitern eingeführt werden, wie z. B. optischen Pasern, deren Enden in die Aussparungen eingebettet sind (in
der Zeichnung nicht dargestellt). Weiterhin kann anstelle des Grabens 8 der Isolierabschnitt 504 aus einem PNP-Abschnitt in
gleicher Weise vorgesehen sein, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Auch dieser bestimmte Teil kann mit einem derartigen Schwermetall,
wie z. B. Gold, diffundiert sein, um die Breite des Isolierabschnittes 504 aus den gleichen Gründen wie bei den
obigen Ausführungsbeispielen zu verringern. Weiterhin kann der Isolierabschnitt mit den Schlitzen 81 und 8" versehen
sein, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist.
709815/0918
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Zweirichtungs-Photothyristors ist in Fig. 16 dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Leuchtdicden auf einer Seite der Halbleiterabschnitte
vorgesehen sind. Ein Ausschnitt 60 wird im Teil des Grabens 8 zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt 1 und dem zweiten Halbleiterabschnitt
2 gebildet, so daß die Licht-Zündeinrichtung 9 einschließlich der Leuchtdioden 91 und 92 oder ähnlichen Lichtquellen
und die Halterung 93 dazwischen im Ausschnitt 60 vorgesehen sind. Die Leuchtdiode 91 ist auf dem ersten Halbleiterabschnitt
1 seitlich von der Halterung 93 vorgesehen und die Leuchtdiode 92 auf dem Halbleiterabschnitt 2 seitlich hiervon, so daß
die Halterung 93 verhindert, daß ein durch die Leuchtdioden 91
und 92 erzeugtes Licht-Zündsignal auf den zweiten Halbleiterabschnitt
2 bzw. den ersten Halbleiterabschnitt 1 strahlt. Dieser Aufbau ist vorteilhaft, wenn für das Bauelement ein flaches
Gehäuse vorgesehen wird. Anstelle des Grabens 8 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 16 zum Trennen des ersten Halbleiterabschnittes
1 und des zweiten Halbleiterabschnittes 2 kann mit den gleichen Vorteilen ein PNP-Halbleiterabschnitt 504 gebildet werden, wie
dieser in Fig. 8 gezeigt ist. In diesem Fall wird der Isolierabschnitt 5O4 mit dem in Fig. 16 dargestellten Ausschnitt 6C
gebildet, wobei die Licht-Zündeinrichtung 9 darin vorgesehen ist (in der Zeichnung nicht dargestellt). Es ist auch möglich,
die als Lichtquellen vorgesehenen Leuchtdioden durch elektrische Lampen wie bei den vorhergehenden verschiedenen Ausführungsbeispielen
zu ersetzen. Weiterhin können Lichtleiter, wie z. B. optische Fasern, verwendet werden, um Lichtsignale von derartigen
Lichtquellen, wie z. B. Leuchtdioden oder elektrischen Lampen, zu leiten.
Die Fig. 17 zeigt den gesamten Aufbau eines Photothyristors mit integriertem ersten und zweiten Halbleiterabschnitt, wobei
709815/0918
Licht-Zündsignale von Lichtquellen, wie z. B. Leuchtdioden, zu den Licht-Empfangsflächen nittels derartiger Lichtleiter,
wie z. B. optischen Pasern, geführt werden.Es ist ein Halbleitersubstrat
50 aus zwei Hauptflachen 501 und 502, Seiten-Endflächen
503, die die Hauptflachen miteinander verbinden und fünf zusammenhängenden
Schichten mit HPNPM-Aufbau zwischen den Hauptflächen
vorgesehen. Wie bereits oben anhand der Fig. 8 erläutert wurde, müssen die beiden äußersten N-Schichten des Substrats 50 so
angeordnet sein, daß sie sich nicht überlagern, wenn sie übereinander auf eine der Hauptflächen projiziert werden, und sie sind in
vorbestimmter Weise voneinander beabstandet. Mit derartigen N-Schichten werden der erste Halbleiterabschnitt 1 und der zweite
Halbleiterabschnitt 2 mit dem Isolierabschnitt 504 dazwischen
hergestellt. Das Halbleitersubstrat 50 wird auf eine Grundplatte 51 eines elektrischleitenden Materials über eine Hilfshalterung
7 aufgebracht, die auch aus einem elektrischleitenden Katerial besteht. Das Halbleitersubstrat ist hermetisch in einem Gehäuse
aus der Grundplatte 51» einem Isolierrohr 52 und einem Deckel
53 eingeschlossen. Ein Leitungsdraht 5k führt zu einer der
Elektroden;und Lichtleiter 55 und 56, wie z. B. optische Pasern,
koppeln optisch die Leuchtdioden 91 und 92 mit den Seiten-Endflächen
503 des Halbleitersubstrats 50. Es ist vorteilhaft, daß der Lichtleiter 55 gegenüber zur Seitenfläche des ersten
Halbleitersubstrats 1 liegt, an der der mittlere PN-Übergang freiliegt, während der Lichtleiter 56 gegenüber zur Seitenfläche
des zweiten Halbleiterabschnittes 2 vorgesehen ist, wo der mittlere PN-Übergang freiliegt.
Bei diesem Aufbau verhindert der zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt 1 und dem zweiten Halbleiterabschnitt 2
liegende Isolierabschnitt 504, daß die gesammelten Rest-Ladungsträger
in einem Halbleiterabschnitt einen Einfluß auf den anderen haben, wodurch beim Umschalten das fehlerhafte Zünden verhindert
wird. Da auch Licht-Zündsignale von den Leuchtdioden
70981 5/0918
auf die freiliegenden Teile der mittleren übergänge mit hoher
Lichtempfindlichkeit der jeweiligen Halbleiterabschnitte durch Lichtleiter gestrahlt werden, kann die Lichtempfindlichkeit in
beiden Richtungen im wesentlichen gleich gehalten werden, und es wird verhindert, daß die Leuchtdiode 91 oder 92 fehlerhaft
den ersten bzw. den zweiten Halbleiterabschnitt 1 bzw. 2 zündet. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaues liegt im einfachen Ersatz
der Leuchtdioden. Die Gehäuseform hat keinen Einfluß auf die
Vorteile der Erfindung und bildet lediglich ein Beispiel, wie die Leuchtdioden außerhalb des Gehäuses anzuordnen sind.
Es kann leicht gezeigt werden, daß der Isolierabschnitt 504 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 17 mit gleichen Vorteilen
durch den Graben 8 der Ausführungsbeispiele der Fig. 1-7 ersetzt werden kann, wenn der Photothyristor der Fig. 17 hergestellt
wird.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß anstelle der Leuchtdioden der Fig. 17 elektrische Lampen verwendet werden
können.
Die Vorteile der Erfindung werden weiter unten anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Aufbaues näher erläutert.
Der erste und der zweite Halbleiterabschnitt werden hergestellt, indem eine 350 ,um dicke Siliziumscheibe mit 16 mm
Durchmesser mittels eines Grabens mit V-Querschnitt halbiert wird, der 22 ,um an seiner Oberseite breit ist. Die Nennwerte
von Spannung und Strom betragen jeweils 800 V und 100 A. Für die beiden Leuchtdioden werden GaAs-Leuchtdioden mit 0,1 W
(Photo-Ausgangsleistung 10 mW) verwendet. Bei einer Anstiegszeit von 100 A//US des Rückwärtsstromes beträgt die dv/dt-Unempfindlichkeit
100 V/,us, wobei gewährleistet ist, daß kein Halbleiterabschnitt abhängig von einem Licht-Zündsignal gezündet
wird, das an einem Halbleiterabschnitt liegt, während der andere Halbleiterabschnitt in Vorwärts-Richtung mit 800 V vor-
gespannt ist. 709815/0918
Claims (22)
1.) Zweirichtungs-Photothyristor, mit
einem ersten Halbleiterabschnitt einschließlich vier benachbarter Schichten von PNPN-Aufbau abwechselnd unterschiedlicher
Leitfähigkeit, so daß ein PN-Übergang zwischen jeweils benachbarten Schichten gebildet ist,
einem zweiten Halbleiterabschnitt einschließlich vier benachbarter
Schichten von PNPN-Aufbau abwechselnd unterschiedlicher Leitfähigkeit, so daß ein PN-Übergang zwischen jeweils benachbarten
Schichten gebildet ist,
einem Isolierabschnitt zum elektrischen Isolieren des ersten Halbleiterabschnittes vom zweiten Halbleiterabschnitt,
einer Einrichtung, die die beiden Halbleiterabschnitte in vorbestimmter gegenseitiger Lage hält,
einem ersten Anschluß zum elektrischen Verbinden der N-Endschicht des ersten Halbleiterabschnittes mit der P-Endschicht
des zweiten Halbleiterabschnittes,
einem zweiten Anschluß zum elektrischen Verbinden der P-Endschicht
des ersten Halbleiterabschnittes mit der N-Endschicht des zweiten Halbleiterabschnittes, und
einer Zündeinrichtung zum Zünden der beiden Halbleiterabschnitte mittels eines Lichtsignales,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündeinrichtung (9) ein erstes Zündglied (91) zur Ab-
709815/0918
gäbe eines Lichtsignales an eine Licht-Empfangsfläche des
ersten Halbleiterabschnittes (1) zu dessen Zünden und ein zweites Zündglied (92) zur Abgabe eines Lichtsignales an
eine Licht-Empfangsfläche des zweiten Halbleiterabschnittes (2) zu dessen Zünden aufweist, und
daß eine Sperreinrichtung- die Portpflanzung des Lichtsignales
vom ersten Zündglied (91) zum zweiten Halbleiterabschnitt (2) und die Portpflanzung des Lichtsignales vom zweiten Zündglied
(92) zum ersten Halbleiterabschnitt (1) sperrt.
2. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolierabschnitt ein Graben (8) zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt (1) und dem zweiten Halbleiterabschnitt
(2) ist,
daß der erste Halbleiterabschnitt (1) eine erste Endfläche (13') aufweist, die eine Grenzfläche mit dem Graben (8) bildet,
daß das Lichtsignal vom ersten Zündglied (91) auf die erste Endfläche (131) einwirkt,
daß der zweite Halbleiterabschnitt (2) eine zweite Endfläche (23') aufweist, die eine Grenzfläche mit dem Graben (8) bildet
, und
daß das Lichtsignal vom zweiten Zündglied (92) auf die zweite Endfläche (23') einwirkt.
3. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 2,
709815/0918
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Zündglied (91, 92) oder ein erster und ein zweiter Lichtleiter (55, 56) zum Leiten des Lichtsignales
vom ersten und vom zweiten Zündglied (91, 92) auf einer Halterung (93) mit einem vorspringenden Abschnitt (931)
gelagert sind, der die Sperreinrichtung bildet.
4. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Zündglied (91, 92) oder die Lichtsignal-Ausgangsanschlüsse des ersten und des
zweiten Lichtleiters zusammen mit der Halterung (93) in den Graben (8) eingeführt sind.
5. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite Halbleiterabschnitt (1, 2) miteinander am Boden des Grabens (8) verbunden sind.
6. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Insel (10) auf dem Boden des Grabens (8) vorliegt, die als die Sperreinrichtung dient.
7. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Zündglied (91, 92) oder der erste und der zweite Lichtleiter (55, 56) zum Leiten
der Lichtsignale vom ersten und zweiten Zündglied auf einer Halterung (93) mit einem vorspringenden Abschnitt (931) gelagert
sind, der zusammen mit der Insel (10) als die Sperreinrichtung dient.
8. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und das zweite Zündglied (91, 92) oder der erste und der zweite Lichtleiter (55, 56) zum Leiten
der Lichtsignale vom ersten und zweiten Zündglied (91, 92)
709815/0918
auf einer Halterung (93) gelagert und in einen Teil des Grabens (8) zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt (1) und der
Insel (10) bzw. einen Teil zwischen dem zweiten Halbleiterabschnitt (2) und der Insel (10) eingeführt sind.
9. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche der Insel (10) mit einem reflektierenden Metallfilm bedeckt ist.
10. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Insel (10) aus Halbleitermaterial besteht.
11. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Isolierabschnitt ein Graben (8) zwischen dem ersten Halbleiterabschnitt (1) und dem zweiten Halbleiterabschnitt
(2) vorgesehen ist,
daß der erste und der zweite Halbleiterabschnitt (1, 2) eine erste bzw. eine zweite öffnung (301, 401; 302, 402) aufweisen,
die so angeordnet sind, daß wenigstens der mittlere PN-Übergang (J12* ^22^ der beiden Halbleiterabschnitte freiliegt,
daß die Flächen der beiden Halbleiterabschnitte (1, 2), die die Grenzflächen mit den beiden öffnungen bilden, als Licht-Empfangs
flächen dienen, und
daß die beiden Halbleiterabschnitte (1, 2) selbst als Sperreinrichtung
dienen.
70981 5/0918
-w-
12. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Zündglied (91>
92) oder die Lichtsignal-Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Lichtleiters (55, 56) zum Leiten von Lichtsignalen
vom ersten und vom zweiten Zündglied (91» 92) in die ersten bzw. die zweiten öffnungen (301, 401; 302, 402) eingeführt
sind.
13. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Zündglied (91,
92) oder die Lichtsignal-Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Lichtleiters (55» 56) zum Leiten von Lichtsignalen
von der Zündeinrichtung in einen transparenten Isolierstoff (403) in den ersten bzw. zweiten öffnungen (301, 401; 302,
402) eingebettet sind.
14. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Graben (8) einen Ausschnitt (60) mit einer größeren Querschnittsfläche an einem longitudinalen Ende des Grabens
(8) aufweist,
daß eine Halterung (93) im Ausschnitt (60) vorgesehen ist, um das erste und das zweite Zündglied (91» 92) oder den
ersten und den zweiten Lichtleiter (55» 56) zum Leiten der Lichtsignale vom ersten und zweiten Zündglied (91, 92) zu
lagern, und
daß die Halterung (93) als die Sperreinrichtung dient.
15. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 1,
709815/0918
dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolierabschnitt ein Graben (8) zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterabschnitt (1, 2) ist,
daß die beiden Halbleiterabschnitte (1, 2) jeweils Endflächen (13, 23) aufweisen, die mit dem Raum außerhalb des Grabens
(8) zusammenhängen,
daß die Seiten-Endflächen die Licht-Empfangsflächen des ersten bzw. des zweiten Halbleiterabschnittes ("1, 2) bilden,
und
daß die beiden Halbleiterabschnitte (1, 2) selbst als die Sperreinrichtung dienen.
16. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsignale vom ersten und vom
zweiten Zündglied (91, 92) durch einen ersten und einen zweiten Lichtleiter (55, 56) zu den Licht-Empfangsflächen
(13, 23) des ersten bzw. des zweiten Halbleiterabschnittes (1, 2) geführt sind.
17. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolierabschnitt ein Halbleiterabschnitt (504) mit PNP-Dreischicht-Aufbau ist, der den ersten und den zweiten
Halbleiterabschnitt (1, 2) miteinander verbindet,
daß die Seiten-Endflächen (13, 23) des ersten und des zweiten Halbleiterabschnittes (1, 2), die an den Raum angrenzen,
als die Licht-Empfangsflächen des ersten bzw. des zweiten
709815/0918
Halbleiterabschnittes (1, 2) dienen, und
daß der erste und der zweite Halbleiterabschnitt (1, 2)
selbst als die Sperreinrichtung dienen.
18. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der PNP-Dreischicht-Halbleiterabschnitt
(504) Schwermetall-diffundiert ist.
19. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der PNP-Dreischicht-Halbleiterabschnitt
(504) zwei entgegengesetzte Schlitze (81, 8") aufweist, die
sich nach den jeweiligen äußersten P-Schichten öffnen und jeweils eine Sohle aufweisen, die eine N-Schicht des PNP-Dreischicht-Halbleiterabschnittes
erreicht, und daß der erste und der zweite Halbleiterabschnitt miteinander durch
die N-Schicht im PNP-Dreischicht-Halbleiterabschnitt verbunden
sind.
20. Zweirichtungs-Photothyristor nach einem der Ansprüche 17-19, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtsignale vom ersten
und vom zweiten Zündglied (91» 92) durch den ersten und
den zweiten Lichtleiter (55» 56) zur Licht-Empfangsfläche
(13, 23) des ersten bzw. des zweiten Halbleiterabschnittes (1, 2) geführt sind.
21. Zweirichtungs-Photothyristor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und
das zweite Zündglied (91, 92) aus Leuchtdioden oder elektrischen Lampen bestehen.
22. Zweirichtungs-Photothyristor nach Anspruch 21, dadurch
709815/0918
gekennzeichnet, daß ein von einer Leuchtdiode oder einer elektrischen Lampe erzeugtes Lichtsignal mittels eines
Lichtleiters zur Licht-Empfangsfläche geführt ist.
709815/0918
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50121859A JPS583386B2 (ja) | 1975-10-11 | 1975-10-11 | ソウホウコウセイホトサイリスタ |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2645513A1 true DE2645513A1 (de) | 1977-04-14 |
| DE2645513B2 DE2645513B2 (de) | 1978-11-02 |
| DE2645513C3 DE2645513C3 (de) | 1979-07-05 |
Family
ID=14821688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2645513A Expired DE2645513C3 (de) | 1975-10-11 | 1976-10-08 | Zweirichtungs-Photothyristor |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4110781A (de) |
| JP (1) | JPS583386B2 (de) |
| DE (1) | DE2645513C3 (de) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2839222A1 (de) * | 1977-09-09 | 1979-03-15 | Hitachi Ltd | Zweirichtungs-photothyristoraufbau und zugehoerige torschaltung |
| FR2432771A1 (fr) * | 1978-08-03 | 1980-02-29 | Westinghouse Electric Corp | Connecteur semi-conducteur sensible a la lumiere, perfectionne |
| DE3123036A1 (de) * | 1980-06-10 | 1982-03-18 | CKD Praha O.P., Praha | Halbleitermodul |
| DE3046134A1 (de) * | 1980-12-06 | 1982-06-16 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Optisch zuendbarer zweirichtungs-thyristor |
| EP0110551A2 (de) * | 1982-11-24 | 1984-06-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mit Licht zündbarer Zweirichtungsthyristor |
| EP0398575A2 (de) * | 1989-05-17 | 1990-11-22 | AT&T Corp. | Herstellungsverfahren von optischen Anordnungen |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583386B2 (ja) * | 1975-10-11 | 1983-01-21 | 株式会社日立製作所 | ソウホウコウセイホトサイリスタ |
| US4214255A (en) * | 1977-02-07 | 1980-07-22 | Rca Corporation | Gate turn-off triac with dual low conductivity regions contacting central gate region |
| US4207587A (en) * | 1977-05-26 | 1980-06-10 | Electric Power Research Institute, Inc. | Package for light-triggered thyristor |
| US4301462A (en) * | 1978-08-03 | 1981-11-17 | Westinghouse Electric Corp. | Light activated silicon switch with etched channel in cathode base and anode emitter communicating with cladded optical fiber |
| US4210923A (en) * | 1979-01-02 | 1980-07-01 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Edge illuminated photodetector with optical fiber alignment |
| US4358676A (en) * | 1980-09-22 | 1982-11-09 | Optical Information Systems, Inc. | High speed edge illumination photodetector |
| US4797720A (en) * | 1981-07-29 | 1989-01-10 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Controlled breakover bidirectional semiconductor switch |
| US4535251A (en) * | 1982-12-21 | 1985-08-13 | International Rectifier Corporation | A.C. Solid state relay circuit and structure |
| US4636646A (en) * | 1984-09-21 | 1987-01-13 | Motorola, Inc. | OPFET photodetector |
| JPS6195581A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | Toshiba Corp | 光結合素子 |
| US4879250A (en) * | 1988-09-29 | 1989-11-07 | The Boeing Company | Method of making a monolithic interleaved LED/PIN photodetector array |
| EP0446439B1 (de) * | 1990-03-12 | 1996-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Thyristor mit reflexionsarmer Lichtzündstruktur |
| US5169790A (en) * | 1990-03-12 | 1992-12-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of making thyristor having low reflection light-triggering structure |
| FR2724768B1 (fr) * | 1994-09-16 | 1997-01-24 | Sgs Thomson Microelectronics | Groupement en serie de thyristors photosensibles |
| US7057214B2 (en) * | 2003-07-01 | 2006-06-06 | Optiswitch Technology Corporation | Light-activated semiconductor switches |
| US7002188B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-02-21 | The Titan Corporation | Laser-gated and pumped multi-layer semiconductor power switch with reduced forward losses |
| JP5004705B2 (ja) * | 2007-07-20 | 2012-08-22 | コバレントマテリアル株式会社 | 微細流路構造体及び微細流路構造体の製造方法 |
| US9523815B2 (en) | 2014-03-31 | 2016-12-20 | Stmicroelectronics Sa | ESD protection thyristor adapted to electro-optical devices |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3422323A (en) * | 1966-03-18 | 1969-01-14 | Mallory & Co Inc P R | Five-layer light-actuated semiconductor device having bevelled sides |
| US3524986A (en) * | 1967-02-06 | 1970-08-18 | Gen Electric | Semiconductor light gating of light activated semiconductor power control circuits |
| US3590344A (en) * | 1969-06-20 | 1971-06-29 | Westinghouse Electric Corp | Light activated semiconductor controlled rectifier |
| US3624419A (en) * | 1970-10-19 | 1971-11-30 | Rca Corp | Balanced optically settable memory cell |
| US3697762A (en) * | 1970-12-14 | 1972-10-10 | Philips Corp | Photo electric switching device |
| US3832732A (en) * | 1973-01-11 | 1974-08-27 | Westinghouse Electric Corp | Light-activated lateral thyristor and ac switch |
| JPS49115562A (de) * | 1973-03-08 | 1974-11-05 | ||
| US3943013A (en) * | 1973-10-11 | 1976-03-09 | General Electric Company | Triac with gold diffused boundary |
| FR2253277B1 (de) * | 1973-11-30 | 1977-08-12 | Silec Semi Conducteurs | |
| JPS555271B2 (de) * | 1974-01-07 | 1980-02-05 | ||
| JPS5718348B2 (de) * | 1974-06-07 | 1982-04-16 | ||
| US4001867A (en) * | 1974-08-22 | 1977-01-04 | Dionics, Inc. | Semiconductive devices with integrated circuit switches |
| US4021837A (en) * | 1975-04-21 | 1977-05-03 | Hutson Jearld L | Symmetrical semiconductor switch having carrier lifetime degrading structure |
| JPS583386B2 (ja) * | 1975-10-11 | 1983-01-21 | 株式会社日立製作所 | ソウホウコウセイホトサイリスタ |
-
1975
- 1975-10-11 JP JP50121859A patent/JPS583386B2/ja not_active Expired
-
1976
- 1976-10-05 US US05/730,183 patent/US4110781A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-10-08 DE DE2645513A patent/DE2645513C3/de not_active Expired
-
1978
- 1978-02-21 US US05/879,758 patent/US4216487A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2839222A1 (de) * | 1977-09-09 | 1979-03-15 | Hitachi Ltd | Zweirichtungs-photothyristoraufbau und zugehoerige torschaltung |
| FR2432771A1 (fr) * | 1978-08-03 | 1980-02-29 | Westinghouse Electric Corp | Connecteur semi-conducteur sensible a la lumiere, perfectionne |
| DE3123036A1 (de) * | 1980-06-10 | 1982-03-18 | CKD Praha O.P., Praha | Halbleitermodul |
| DE3046134A1 (de) * | 1980-12-06 | 1982-06-16 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Optisch zuendbarer zweirichtungs-thyristor |
| EP0110551A2 (de) * | 1982-11-24 | 1984-06-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mit Licht zündbarer Zweirichtungsthyristor |
| EP0110551A3 (en) * | 1982-11-24 | 1986-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light-activated bi-directional thyristor |
| EP0398575A2 (de) * | 1989-05-17 | 1990-11-22 | AT&T Corp. | Herstellungsverfahren von optischen Anordnungen |
| EP0398575A3 (de) * | 1989-05-17 | 1991-01-09 | AT&T Corp. | Herstellungsverfahren von optischen Anordnungen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5246788A (en) | 1977-04-13 |
| JPS583386B2 (ja) | 1983-01-21 |
| DE2645513C3 (de) | 1979-07-05 |
| DE2645513B2 (de) | 1978-11-02 |
| US4110781A (en) | 1978-08-29 |
| US4216487A (en) | 1980-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2645513A1 (de) | Zweirichtungs-photothyristor | |
| DE102017124871B4 (de) | Leistungshalbleiter-Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leistungshalbleiter-Vorrichtung | |
| DE3011484C2 (de) | Optisch steuerbare Halbleitervorrichtung | |
| DE102004035788B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Isolierschicht-Bipolartransistors mit eingebauter Freilaufdiode | |
| DE2525329C3 (de) | Zweirichtungs-Photothyristor | |
| DE102013100683B4 (de) | Integrierte Schaltung mit Feldeffekttransistorstrukturen mit Gate- und Feldelektroden und Verfahren zum Herstellen einer solchen integrierten Schaltung | |
| DE19546418C2 (de) | Photospannungsgenerator | |
| DE102004022455B4 (de) | Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode | |
| DE102012204420A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
| DE2625917A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE102006049212A1 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben | |
| DE102011077841A1 (de) | Leistungshalbleitervorrichtung | |
| CH698382B1 (de) | Halbleitervorrichtung. | |
| DE2511281C2 (de) | Fotothyristor | |
| DE112013004146T5 (de) | Halbleitervorrichtung | |
| DE102017129955B4 (de) | Halbleitervorrichtung mit einem barrierengebiet sowie elektrische vorrichtung | |
| CH633907A5 (de) | Leistungshalbleiterbauelement mit zonen-guard-ringen. | |
| DE1489894B2 (de) | In zwei richtungen schaltbares halbleiterbauelement | |
| DE2456131A1 (de) | Fotosensible vorrichtung | |
| DE3240564A1 (de) | Steuerbares halbleiterschaltelement | |
| DE2937260A1 (de) | Optischer transistor | |
| EP1116276B1 (de) | Halbleiterbauelement mit feldformungsgebieten | |
| DE1764780A1 (de) | Steuerbares Halbleiterbauelement | |
| DE4201183A1 (de) | Leistungsdiode | |
| DE102007059490B4 (de) | Rückkontaktsolarzelle mit integrierter Bypassdioden-Funktion sowie Herstellungsverfahren hierfür |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |