DE2722517C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen strahlungsgetriggerten Thyristor gemäß einem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die US-PS 37 19 863 betrifft einen lichtempfindlichen Thyristor, bei dem gewisse PN-Übergänge dem einfallenden Licht ausgesetzt sind, um die Empfindlichkeit des Thyristors zu erhöhen. Eine Elektrode 7 ist am Gate-Bereich P _B angebracht und verbindet diesen Bereich mit dem Kathoden­ bereich N _E durch einen externen Widerstand R _gk . Der Zweck dieses Widerstandes R _gk besteht darin, dafür zu sorgen, daß ein Teil des Anodenstromes die Kathode N _E umgeht, um so die Stabilität des Thyristors zu erhöhen. Das bedeutet, daß der genannte Widerstand den Thyristor daran hindert, unbeabsichtigt anzuschalten, wenn eine sehr hohes dv/dt vorhanden ist.

Durch herstellungsbedingte Abweichungen kann dabei der genannte Widerstand noch variieren. Ein Trimmen des Widerstandes nach der Herstellung des Thyristors ist aber nicht vorgesehen.

Die US-PS 36 97 833 beschreibt einen lichtempfindlichen Thyristor, bei dem, wie Fig. 2 dieser US-PS zeigt, ein zweiter lichtaktivierter Hilfsthyristor unterhalb der lichtempfangenden Oberfläche (Gatebereich) eine PNPN-Elements gebil­ det ist. Der lichtempfindliche Bereich dieses zweiten Hilfs­ thyristors ist mittels einer Elektrode 38 zum P-Emitter des Hauptthyristors kurzgeschlossen.

Die US-PS 39 14 783 betrifft zwar einen Thyristor, nicht aber einen solchen mit einem strahlungsempfindlichen Gatebereich. Der Halbleiterwiderstand 115 in Fig. 1 dieser US-PS dient dem gleichen Zweck wie der Widerstand R _gk in der US-PS 37 19 863.

Es ist häufig erwünscht, mehrere Thyristoren entweder in Reihe oder parallel einzusetzen, um eine höhere Spannung und/oder einen höheren Strom als mit einem einzigen Thyristor zu handhaben. Die Anschaltchrakteristika von Thyristoren variieren bekanntermaßen aufgrund von Toleranzen bei den Herstellungsverfahren von Element zu Element. Es ist daher bei der Benutzung mehrerer Elemente, die gleichzeitig getriggert werden sollen, notwendig, eine Einrichtung vorzusehen, um die Anschaltzeiten der einzelnen Elemente so zu modifizieren, daß sie einander soweit als möglich angepaßt sind. Das Anschalten der Thyristorelemente variiert mit den an die Gate-Anschlüsse der Thyristoren gelegten Spannungen. Die Anschaltverzögerungen, d. h. die Zeit zwischen dem Anlegen eines Gate-Signals und dem Anschalten des einen hohen Strom führenden Teils des Elements, variiert sowohl mit der angelegten Gate-Spannung als auch von Element zu Element. Soweit die Anschaltverzögerungen mit der abnehmenden Anschaltsignalstärke zunehmen, ist es besonders wichtig, eng angepaßte Anschaltzeiten für Systeme mit mehreren Elementen zu haben.

Mit strahlungsgetriggerten Systemen mit mehreren Thyristoren sind spezielle Probleme verbunden, da das angelegte Anschaltsignal ein Strahlungssignal und nicht ein elektrisches Signal ist. Durch Strahlung getriggerte Thyristoren weisen daher im allgemeinen keinen Gate-Anschluß auf, und die Einstellung des angelegten Anschaltsignals (etwa durch externe Beschaltung) zur An­ passung an variierende Elementcharakteristika ist daher häufig schwer zu erreichen. Da mit Strahlung getriggerte Thyristoren zunehmend besonders für Anwendungen bei hoher Spannung und großem Strom benutzt werden, nimmt die Bedeutung der Anpassung dieser Elemente zur Erzielung eines im wesent­ lichen gleichzeitigen Anschaltens ebenfalls zu.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, strahlungs­ getriggerte Thyristoren hinsichtlich ihrer Anschalt­ charakteristika aneinander anzupassen.

Diese Aufgabe wird bei einem strahlungs­ getriggerten Thyristor durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Thyristors sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1A und 1B eine monolithische Thyristorstruk­ tur mit einem Halbleiterwiderstand gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A und 2B eine strahlungsgetriggerte Thyristor­ struktur mit einer zentralen Gate-Region gemäß der vorliegen­ den Erfindung,

Fig. 3A und 3B eine strahlungsgetriggerte Thyristor­ struktur mit zentralem Gate gemäß der vorliegenden Erfin­ dung mit einer anderen Widerstandsanordnung und

Fig. 4A und 4B eine strahlungsgetriggerte Thyristor­ struktur mit zentralem Gate gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Das Element gemäß den Fig. 1A und 1B ist monolithisch, wie es häu­ fig für mittlere Strom- und Spannungsbereiche benutzt wird. Das Element weist vier Schichten mit einer elektrisch leitenden Elektrode 10 auf, die eine erste Kontaktoberfläche 12 und eine zweite Oberfläche 14 hat. Auf der Elektrode 10 liegt die erste Halbleiterschicht 16 und ist über die Oberfläche 14 mit der Elektrode 10 verbunden. Die Halbleiterschicht 16 kann aus Sili­ zium oder irgendeinem anderen bekannten Halbleitermaterial be­ stehen. Weiter kann die Halbleiterschicht 16 entweder p- oder n-Leitfähigkeit aufweisen. Die p-Leitfähigkeit ist üblicher und wird daher bei der folgenden Beschreibung der Fig. 1 zugrunde gelegt. Wie bekannt, werden Thyristorelemente üblicherweise mit vier Schichten abwechselnder p- und n-Leitfähigkeit gebildet. Während das Element der Fig. 1 ein pnpn-Element ist, wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung ebensogut auf Varia­ tionen der Vierschichtelemente, wie Triacs und andere strahlungs­ getriggerte oder -aktivierte Elemente anwendbar ist. Die zweite Halbleiterschicht 18 liegt über der Halbleiterschicht 16 und weist einen der Schicht 16 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp auf. Zwischen den Schichten 16 und 18 ist ein erster Übergang 20 gebildet. Über der Schicht 18 liegt eine dritte Halbleiter­ schicht 22 und hat einen dem Leitfähigkeitstyp der Schicht 18 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. Zwischen den Schichten 18 und 22 ist ein zweiter Übergang 24 gebildet. Die Schichten 16 und 22 werden üblicherweise durch Diffusion einer Dotierung in eine Halbleiterscheibe mit n-Leitfähigkeit und den Oberflächen 26 und 14 gebildet. Die dritte Halbleiterschicht 22 schließt die Ober­ fläche 26 ein, die gegenüber dem Übergang 24 liegt. Eine vierte Halbleiterregion 28 erstreckt sich von der Oberfläche 26 der Halbleiterschicht 22 in die Schicht 22 in Richtung auf den Über­ gang 24, berührt diesen jedoch nicht. Die Halbleiterregion 28 weist eine Leitfähigkeitsart auf, die der die Schicht 22 entgegen­ gesetzt ist, und sie bildet den Hauptemitter des Elementes. Die Halbleiterregion 28 kann auf verschiedene Weise gebildet werden, z. B. durch Diffusion. Wie sich aus der Darstellung der Fig. 1 ergibt, ist nur der zentrale Teil eines Elementes gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und wird im folgenden be­ schrieben. Für die Ausbildung der Kanten von Thyristoren sind verschiedene Verfahren bekannt, wie z. B. das positive oder nega­ tive Abschrägen, das Ätzen von Gräben und andere. Die vorliegende Erfindung kann gleichermaßen gut auf Elemente angewandt werden, die irgendeine dieser Kantenausführungen aufweisen, und deshalb sind nur die zentralen Teile der erfindungsgemäßen Elemente mit dem inneren Teil des Hauptemitters gezeigt. Die Halbleiterregion 28 zusammen mit der Kathode 30 umfassen den Hauptemitter und den Kontakt dafür. Obwohl in quadratischer Ausführung dar­ gestellt, können auch andere geometrische Figuren hierfür ver­ wendet werden, falls dies erwünscht ist. Innerhalb des Haupt­ emitters 28 erstreckt sich die zweite Halbleiterregion 32 von der Oberfläche 26 der Halbleiterschicht 22 aus nach unten in Richtung auf den Übergang 24, berührt diesen jedoch nicht. Die Halbleiterregion 32 weist auch einen entgegengesetzten Leitfähig­ keitstyp, verglichen mit der Schicht 22, auf und bildet zusammen mit der Metallisierung 34 den Start- bzw. Pilotemitter des Ele­ mentes. Die Elektrode 36, die innerhalb der Pilotthyristorregion des Elementes angeordnet ist, umgibt den lichtempfindlichen Gate­ bereich 38. Der Betrieb strahlungsgetriggerter Thyristoren ist be­ kannt. Eine ausgedehnte Erklärung des Mechanismus beim Strahlungstrig­ gern ist deshalb nicht erforderlich. Das Licht bzw. die Strahlung trifft in dem lichtempfindlichen Bereich auf das Element auf und dringt bis zum Übergang 24 und der dazu benachbarten Verarmungsregion und bildet Loch/Elektron-Paare benachbart dem Übergang. Es fließt der Strom von der Elektrode 12 in Richtung auf die lichtempfindliche Gate-Region 38 und dann seitlich in der Schicht 22 unterhalb der Pilotthyristorregion einschließlich der Region 32 und der Elek­ trode 34 in Richtung auf den Hauptemitter, der die Halbleiter­ region 28 und die Elektrode 30 einschließt. Der seitlich unter­ halb des Hilfshalbleiters fließende Strom führt zum Anschalten dieser Region des Elementes, was zu einem Anstieg des Stromflus­ ses durch das Element in der Gate-Region, die mit dem Hauptthyri­ storabschnitt verbunden ist, führt, und dies verursacht das An­ schalten des Hauptemitters.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mindestens ein Teil des Stromes, der aufgrund der im Gatebereich auftretenden Strahlung fließt, durch die Elektrode 36 gesammelt, die an drei Punkten mit einem Widerstand verbunden ist, der die Halbleiterschicht 40 umfaßt. Die Halbleiterschicht 40 weist eine im allgemeinen X-förmige Konfiguration auf, von der ein Schenkel mit der Metall­ lisierung 42 verbunden ist, die eine Ausdehnung der Elektrode 30, der Emitterelektrode des Elementes ist. Die Elektrode 42 ist von dem Element durch die Oxidschicht 44 isoliert, mit Ausnahme dort, wo sie mit der Widerstandsschicht 40 in Berührung steht. Die Oxidschicht 44 sorgt auch für die Isolation der Metallisierung 34 von der Halbleiterregion 32 an deren Außenkante, und sie isoliert auch die Innenkante der Elektrode 30 von der Halbleiterschicht 22. Die Kombination aus Elektrode 36, Widerstandsschicht 40 und Elek­ trode 42 umfaßt einen Widerstand parallel zu der den Widerstand umfassenden Halbleiterschicht 22, der sich seitlich von der lichtempfindlichen Gateregion unterhalb des Pilotthyristors und in Richtung auf die Hauptthyristorregion des Elementes erstreckt. Das Verhältnis der Widerstände des Pfades, dem der Strom folgt, der in dem lichtempfindlichen Gatebereich erzeugt wird, und des Widerstandes der Kombination aus Elektrode 36, Widerstandsschicht 40 und Elektrode 42 bestimmt das Verhältnis der Ströme, die in den beiden Pfaden fließen. Nur der in der Halbleiterschicht 22 fließende Strom schaltet das Element der Fig. 1 an. Der durch die Elektrode 36, die Widerstandsschicht 40 und die Elektrode 42 geführte Strom neigt dazu, etwas von dem Strom der durch das auf den lichtempfindlichen Gatebereich 38 auftreffende Licht erzeugt ist, direkt zum Emitter des Elementes abzuzweigen und dadurch die Anschaltschwelle des Elementes für eine gegebene Intensität des einfallenden Lichtes zu verringern. Das Element der Fig. 1 ist leicht so einzurichten, daß zur Auswahl einer besonderen Anschalt­ verzögerungszeit eine Feineinstellung möglich ist. Der Widerstand zwischen der Elektrode 36 und der Elektrode 30 wird fast gänzlich durch den Widerstand der Halbleiterschicht 40 bestimmt. Diese Halbleiterschicht 40 ist in Fig. 1 als eine Region veranschau­ licht, die sich von der Oberfläche 26 der Halbleiterschicht 22 nach unten in Richtung auf den Übergang 24 erstreckt, diesen aber nicht berührt. Die Halbleiterschicht 40 kann geeigneterweise gleichzeitig zusammen mit der Schicht 28 während einer Diffusion oder mit einem anderen Verfahren hergestellt werden. Die Tiefe der Halbleiterschicht 40 bestimmt deren spezifischen Widerstand, und das Diffusionsverfahren kann für entweder eine längere oder kürzere Zeit fortgesetzt werden als das, mit dem die Regionen 32 und 28 gebildet werden, um einen geeigneten Widerstand zu schaf­ fen. Weiter erstreckt sich die Elektrode 42 über den Schenkel 46 der Widerstandsschicht 40 und schließt wirksam den unter der Elektrode 42 liegenden Teil kurz. Die Elektrode 42 kann in geeig­ neter Weise getrimmt werden, z. B. mit Laser, um den Gesamtwider­ stand des wirksamen Teiles der Widerstandsschicht 40 zwischen den Elektrode 36 und 42 zu erhöhen. Die Elektrode 42 kann so gebil­ det werden, daß sie im wesentlichen vollständig über dem Schenkel 46 liegt und, wenn erwünscht, auch über Teilen der verbleibenden drei Schenkel der Widerstandsschicht. Der wirksame Widerstand zwischen den Elektroden 36 und 42 kann über einen weiten Bereich durch Wegtrennen von Teilen der Elektrode 42 geändert werden.

Die Elektrode 42 kann aus einem Material hergestellt werden, das einen deutlichen Widerstand hat, und man kann dadurch eine in Reihe geschaltete Widerstandskombination schaffen, die gleich der Summe der Widerstände der Schicht 40 und der Elektrode 42 ist.

Der lichtempfindliche Gatebereich 38 ist in Fig. 1 als ein po­ lierter Bereich veranschaulicht. Dies mag nach der vorliegenden Erfindung erwünscht sein, doch können auch andere konventionelle Verfahren zum Herstellen lichtempfindlicher Bereiche in Thyristoren für die vorliegende Erfindung angewendet werden. So kann z. B. ein lichtempfindlicher Gatebereich 38 mit einem antireflektieren­ den Passivierungsmittel überzogen werden. Es mag auch erwünscht sein, eine etwas dünnere Region in der Halbleiterschicht 22 zu schaffen, damit eine verstärkte Belichtung des Überganges 24 er­ folgt. Maßnahmen dieser Art sind bekannt und können zusammen mit der vorliegenden Erfindung Anwendung finden.

Ein Thyristor gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Bei diesem Thyristor der Fig. 2 ist die Widerstandsschicht 40 durch einen diskreten Plättchen­ widerstand 54 ersetzt. Mit Ausnahme dieses Widerstandes ist die Struktur der Fig. 2 im wesentlichen identisch mit denen der Fig. 1. Demgemäß sind für gleiche Elemente in den Figuren gleiche Bezugszahlen eingesetzt worden. Die Elektrode 50 der Fig. 2 entspricht der Elektrode 36 in Fig. 1. Die Elektrode 50 ist eine zusammenhängende Elektrode, die keine Trennung für den Durchgang der Elektrode 42 aufweist, um den Widerstand 40 zu diffundieren. Die Elektrode 52 entspricht der Elektrode 42 der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß sie kürzer ist. Die Elektrode 52 erstreckt sich von einer Metallisierung 30 aus und steht in Be­ rührung mit dem Widerstand 54 bei dessen erstem Kontakt 56. Der zweite Kontakt 58 des Widerstandes 54 ist mit der Elektrode 50 verbunden. Der Widerstand 54 ist in Reihe mit den beiden Elek­ troden verbunden und erfüllt die gleiche Funktion wie die Wider­ standsschicht 40 in der Ausführungsform der Fig. 1. Die Elek­ trode 52 kann entweder eine Elektrode geringen spezifischen Wider­ standes sein und im wesentlichen keinen Widerstand zwischen der Elektrode 50 und der Emitterschicht 30 bedingen, oder die Elek­ trode 52 kann von einem geeigneten Material sein, das einen be­ trächtlichen Anteil zu dem Gesamtwiderstand zwischen den beiden Elektroden beiträgt. Der Widerstand der Elektrode 52 kann in bekannter Weise durch Verändern des Materials, der Dicke der Elektrode, der Breite und der Länge variiert werden, und der Gesamtwiderstand kann leicht eingestellt werden, durch Trimmen der Elektrode 52 zu den genauen Abmessungen, um einen gewissen erwünschten Widerstand zu erhalten. Dieses Trimmen kann nach der Herstellung des Elementes erfolgen, z. B. durch Schneiden der Elektrode 52 mit Laser, um die ausgewählten Elemente mit Bezug auf die Anschaltverzögerungszeit genau anzupassen.

Der Widerstand kann durch Auswahl des Widerstandes 54 grob und Trimmen der Elektrode 52 genauer bestimmt werden.

Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen einen Thyristor mit im allgemeinen Kreisform, der eine Einrichtung zum Einstellen der Anschaltverzögerungszeit des Elementes gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung einschließt. Das Element weist einen ersten Metallkontakt 62 auf, welcher der Anodenkontakt des Elementes ist. Der Kontakt 62 kann an der Oberfläche 64 mit einem Überzug hoher Leitfähigkeit versehen werden, um den elek­ trischen Kontakt dazu zu verbessern. Über dem Kontakt 62 liegt eine erste Halbleiterschicht 66 und bildet eine Verbindung dazu mit geringem spezifischen Widerstand. Die Schicht 66 ist eine Halbleiterschicht, z. B. aus Silizium, Germanium oder ähnlichem Material, mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, der im vorliegen­ den Falle ein p-Typ sei. Somit ist das Element der Fig. 3 ein pnpn-Thyristor, wobei die mit Bezug auf Fig. 1 genannten Ein­ schränkungen hinsichtlich der Reihenfolge der verschiedenen Halb­ leiterschichten auch auf das Element der Fig. 3 zutreffen. Über der Schicht 66 liegt die Halbleiterschicht 68 und bildet zwischen den beiden Halbleiterschichten den Übergang 70. Die Halbleiter­ schicht 72 liegt über der Schicht 68 und bildet dazwischen einen zweiten Halbleiterübergang 74. Die Halbleiterschicht 68 weist eine n-Leitfähigkeit auf, während die Schicht 72 p-Schichtleit­ fähigkeit hat. Die n-leitende Schicht 76 ist auf der Oberfläche 78 der p-leitenden Schicht 72 angeordnet. Die Schicht 76 weist eine im allgemeinen ringförmige Konfiguration auf und sie umgibt den zentral angeordneten lichtempfindlichen Bereich 80 des Ele­ mentes. Die Metallisierung 82 überdeckt zum Teil die Schicht 76 und steht in Berührung mit der Oberfläche 78 des Halbleiterele­ mentes 72 außerhalb der äußersten Kante der Halbleiterschicht 76. Der Teil des Elementes im allgemeinen unterhalb der Halbleiter­ schicht 76 und der Metallisierung 82 ist der Pilotthyristorbereich des Elementes. Das Element der Fig. 3 ist eine verstärkende Gate- Thyristor-Struktur. Die lichtempfindliche Region 80 schließt die Elektrode 84 ein, welche die lichtempfindliche Region des Ele­ mentes im wesentlichen umgibt. Die Elektrode 84 schließt eine Vielzahl von Projektionen 86 bis 89 ein, die sich von der Elek­ trode 84 aus nach innen erstrecken. Die Widerstandsschicht 90 erstreckt sich von der Oberfläche 78 zur Halbleiterschicht 72 nach unten in Richtung auf den Übergang 74, ohne diesen jedoch zu treffen. Das Herstellungsverfahren für die Widerstandsschicht 90 ist nicht kritisch und man kann diese Schicht 90 z. B. durch Diffusion herstellen. Die Widerstandsschicht 90 hat eine im all­ gemeinen X-förmige Konfiguration, wobei jeder Arm des X in Kon­ takt steht mit einer der Projektionen 86 bis 89. Die Widerstands­ schicht 90 schließt weiter einen elektrischen Kontakt 92 in etwa deren Zentrum ein, an dem eine elektrische Verbindung hergestellt wird.

Die Kombination aus der Elektrode 84, der Widerstandsschicht 90 und dem Kontakt 92 bildet einen elektrischen Widerstand. Die Größe des Widerstandes des so gebildeten Widerstandes hängt von dem spezifischen Widerstand der Schicht 90 und deren Abmessungen ab. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Projektionen 86 bis 89 so angepaßt, daß sie hinsichtlich des Ausmaßes ihres Über­ lappens der Widerstandsschicht einstellbar sind. So wird z. B. jede der Projektionen anfänglich so hergestellt, daß sie sich in einer Richtung zu dem Kontakt 92 hin etwas weiter erstreckt als erwünscht, um den geeigneten Widerstand zu erhalten. Das Trimmen der Ausdehnungen 86 bis 89 führt daher zum Erhöhen des Widerstan­ des, bis ein Optimalwert erreicht ist. Dieses Trimmen kann nach irgendeinem bekannten Verfahren erfolgen, z. B. durch Trimmen mittels Laser. Die Hauptemittersektion des Thyristors der Fig. 3 umfaßt die Halbleiterschicht 94 der allgemein ringförmigen Kon­ figuration sowie die Elektrode 96, die über der Schicht 94 liegt. Die Elektrode 96 ergibt die Kathodenverbindung des Elementes und sie kann zusammen mit der Halbleiterschicht 94 Emitterkurzschlüsse schaffen, die sich durch die Schicht 94 erstrecken und die Ober­ fläche 78 der Halbleiterschicht 72 kontaktieren. Die Benutzung und Herstellung von Emitterkurzschlüssen ist bekannt. Die Elek­ trode 96 ist weiter mit Kontakten 98 darauf versehen, die auf geeignete Weise mit dem Kontakt 92 verbunden werden sollen. Diese Verbindung kann z. B. mittels eines Drahtes oder einer Metall­ elektrode hergestellt werden, die von dem Element durch eine Oxid­ schicht isoliert ist. Der Kontakt 98 benötigt keine besondere Form und kann aus einem durch Schweißen, Löten, Druck oder auf andere Weise mit der Elektrode 96 verbundenen Kontakt bestehen.

Der Bereich innerhalb der Elektrode 84 kann geeigneterweise po­ liert oder anders behandelt werden, um seine Wirksamkeit als eines lichtempfindlichen Bereiches des Elementes zu erhöhen. Eine Passivierung kann auch angewendet werden, und vorteilhaf­ terweise kann man eine Passivierung mit antireflektivem Glas benutzen.

Das Element der Fig. 3 schließt eine direkte niederohmige Ver­ bindung zwischen der Elektrode 98 und der Elektrode 92 ein, doch mag es erwünscht sein, den Widerstand etwas höher auszulegen. So kann z. B. ein Nickelchrom- oder ein anderer Draht beträchtlichen spezifischen Widerstandes benutzt werden, und die Anforderungen an den spezifischen Widerstand der Widerstandsschicht 90 werden auf diese Weise vermindert. Die Form des Widerstandes zwischen der Elektrode 84 und der Elektrode 98 kann gemäß der vorliegen­ den Erfindung in irgendeiner geeigneten Weise verteilt werden. Der Gebrauch der Ausdehnungen 86 bis 89 ist geeignet, einen leicht zugänglichen Punkt zu schaffen, bei dem der Widerstand des Elementes getrimmt wird, um zwei oder mehr Elemente genau anzupassen und im wesentlichen identische Anschaltverzögerungs­ zeiten zu schaffen.

Der Betrieb des Elementes 60 ist im wesentlichen ähnlich dem der Fig. 1. Das auf den strahlungsempfindlichen Gatebereich 80 des Elementes auftreffende Licht verursacht die Bildung von Loch/ Elektron-Paaren in der Nähe des Überganges 74, die vom Zentrum des Elementes radial nach außen wandern und einen Stromfluß unterhalb der Pilotthyristorregion des Elementes verursachen, was die Halbleiterschicht 76 und die Elektrode 82 zur Hauptemit­ terregion des Elementes und insbesondere die erste Reihe von Kurzschlüssen 100 einschließt. Der Widerstand, der die Wider­ standsschicht 90 und die Verbindung 102 zwischen der Elektrode 92 und dem Anschluß 98 einschließt, verläuft im wesentlichen paral­ lel mit dem Widerstand aufgrund des spezifischen Widerstandes der Halbleiterschicht 72. Etwas von dem Strom der sonst im wesent­ lichen vollständig in der Halbleiterschicht 72 fließen würde, wird so direkt zur Elektrode 96 umgeleitet und verursacht die erwünschte Zunahme bei der Anschaltverzögerungszeit, deren Zu­ nahme durch Einstellen des Widerstandes gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden kann.

Ein Licht-getriggerter Thyristor mit einem Widerstandsnebenschluß zwischen der Gateregion und der Kathode des Elementes, der voll­ ständig auf einer Halbleiterscheibe konstruiert ist, ist in den Fig. 4A und 4B veranschaulicht. Der Thyristor 110 schließt eine Anodenelektrode 112, eine Halbleiterschicht 114 mit p-Leit­ fähigkeit, eine Halbleiterschicht 116 mit n-Leitfähigkeit, eine Halbleiterschicht 118 mit p-Leitfähigkeit, einen ersten Über­ gang 120 zwischen den Schichten 114 und 116 und einen zweiten Übergang 122 zwischen den Schichten 116 und 118 ein. Die Anord­ nung des Thyristors 110 ist ähnlich der des in Fig. 3 veran­ schaulichten Thyristors mit Ausnahme der spezifischen Anordnung der obersten Halbleiterschichten und Elektroden. Die Oberfläche 124 der Halbleiterschicht 118 schließt eine lichtempfindliche Region 126 ein, die im wesentlichen durch die Elektrode 128 um­ geben ist. Die lichtempfindliche Region 126 kann poliert oder in anderer Weise, wie oben beschrieben, behandelt werden. Die seg­ mentartige Halbleiterschicht 130 umgibt die lichtempfindliche Gateregion 126 und umfaßt die Halbleiterregionen 130 a, 130 b und 130 c. Die Elektrode 132, die auch segmentiert ist und die Seg­ mente 132 a, 132 b und 132 c umfaßt, liegt über den Halbleiterseg­ menten 130 a, 130 b und 130 c. Die Elektrode 126 schließt die Pro­ jektionen 134, 135 und 136 ein, die sich von der Elektrode 126 zur Kathodenelektrode 138 erstrecken. Die Kathodenelektrode 138 weist eine im allgemeinen ringförmige Konfiguration auf und liegt auf der Halbleiterschicht 140 ähnlicher Konfiguration, welche die oberste Halbleiterschicht des Elementes ist und mit n-Leitfähig­ keit die zur Schicht 118 entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist. Die Projektionen 134 bis 136 sind Widerstandsmetallisierungen, die parallel kombiniert eine Widerstandsverbindung zwischen der Elektrode 126 und der Elektrode 138 schaffen. Die Kathodenregion des Elementes, die die Elektrode 138 und die Halbleiterschicht 114 einschließt, weist auch mehrere Emitterkurzschlüsse auf, für die der Kurzschluß 141 als Beispiel gegeben ist, die sich durch die Halbleiterschicht 144 erstrecken und mit der Schicht 118 in Be­ rührung treten. Die Halbleiterschicht 114 ist an den drei Stel­ len konfiguriert, an denen die Projektionen 134 bis 136 die Me­ tallisierung 138 verbinden, so daß in diesen Bereichen kein An­ schalten auftritt. Die Halbleiterschicht 114 ist daher leicht zurückgeschnitten. Das Anschalten des Elementes tritt nur in den Bereichen auf, die radial benachbart zu den drei Segmenten des Pilotthyristors sind, welche die Elektroden 132 a, 132 b und 132 c einschließen. Es wird eine relativ geringe Menge des Anschalt­ bereiches geopfert.

Das Element der Fig. 4 ist mit den Widerstandserstreckungen 134 bis 136 dargestellt, doch können auch die mit Bezug auf die Ele­ mente der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Techniken leicht für das Elemente der Fig. 4 angewendet werden. So können z. B. plättchen­ artige Widerstände an den drei Verbindungspunkten zwischen den Elektroden 134 bis 136 und der Elektrode 126 benutzt werden, wie dies oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben ist. Weiter können die Elektroden 134 bis 136 unterbrochen werden, um eine Wider­ standsschicht der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichten Wider­ standsschicht als Teil der Elektroden einzuschließen. Dies ist vorteilhaft bei der Schaffung einer Einrichtung zum genauen Trimmen des Widerstandes des Elementes. Werden Elektroden der in Fig. 4 veranschaulichten Art benutzt, dann kann das Trimmen durch Entfernen von Material von den Kanten der Ausdehnungen erfolgen, z. B. von den Kanten 142 und 144 der Elektrode 134, wodurch die Elektrode verengt und ihr Widerstand erhöht wird.

Die Größe des Widerstandes, die in einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen benötigt wird, hängt von den Charakteristiken des Elementes ab. Die Variation der Anschaltverzögerungszeit ähnlicher Elemente, die in verschiedenen Chargen hergestellt sind, kann 20 oder 30% betragen und deshalb mag es erforderlich sein, in der Größenordnung von 50% des durch die Lichtquelle verursachten Stromes, die zum Anschalten des Elementes benutzt wird, durch den Widerstandsteil gemäß der vorliegenden Erfindung umzuleiten. Um angepaßte Anschaltverzögerungszeiten (innerhalb von etwa 0,5 Mikrosekunden) zu schaffen, ist es notwendig, eine Einstellung des Widerstandes in der Größenordnung von ±20% in der oben beschriebenen Weise zu schaffen.

Ein strahlungsgetriggerter Thryristor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Element, das zum erstenmal mit vorhandenen Verfahren her­ gestellt werden kann und das, ohne äußere Komponenten zu benötigen, so einstellbar ist, daß es genau der Anschaltzeitverzögerung an­ derer Elemente angepaßt ist, was den Betrieb mehrerer Elemente in Reihe oder parallel ermöglicht.

Claims (8)

1. Strahlungsgetriggerter Thyristor mit einer Anode, einer Kathode, einem strahlungsempfindlichen Gatebereich und einer Elektrode (36) in dem Gatebereich (38), die mindestens einen Teil der strahlungsempfindlichen Fläche des Gatebereiches umgibt, wobei die genannte Elektrode (36) mindestens einen Teil des durch die einfallende Strah­ lung in dem Gatebereich (38) erzeugten Stromes sammelt, gekennzeichnet durch einen Widerstand (40) zum Einstellen der Anschaltzeit des Thyristors für eine bestimmte Strahlungsmenge auf der strahlungsempfindliche Fläche, der an der gleichen Oberfläche wie Elektrode (36) und Kathode (30) zwischen diesen angeordnet ist und diese miteinander verbindet, um einen erwünschten Teil des in dem Gatebereich zur Kathode fließenden Stroms nebenzuschließen, wobei der Widerstand mit dem Thyristor integral ausgebildet ist und eine freiliegende Oberfläche aufweist, so daß der Widerstand getrimmt werden kann, um seinen Widerstand zu erhöhen.

2. Thyristor nach Anspruch 1, mit einer ersten Halbleiter­ schicht (16) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einer zweiten Halbleiterschicht (18) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, einer dritten Halbleiterschicht (22) eines dritten Leitfähig­ keitstyps, einer vierten Halbleiterschicht (28) des zweiten Leitfähigkeitstyps, einem lichtempfindlichen Gatebereich (38) in der dritten Halbleiterschicht und einer ersten Elektrode (36), dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Elektrode über der vierten Halbleiterschicht liegt, die erste Elektrode (36) sich vollständig auf der dritten Halbleiterschicht (22) befindet und den licht­ empfindlichen Gatebereich (38) im wesentlichen umgibt, wobei die erste Elektrode mindestens einen Teil des durch das einfallende Licht in der Gateregion erzeugten Stromes sammelt die vierte Halbleiterschicht (28) die erste Elektrode im wesentlichen umgibt und davon isoliert ist und ein einstellbarer Widerstand (40) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode verbunden ist.

3. Thyristor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (40) ein Filmwiderstand ist.

4. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Widerstand (40) eine Halbleiterschicht in dem Thyristor ist.

5. Thyristor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (40) eine Kombi­ nation eines Filmwiderstandes und eines Halbleiterschicht- Widerstandes ist.

6. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (40) ein Chip-Widerstand ist.

7. Thyristor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand weiter einen Filmwiderstand umfaßt.

8. Thyristor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (40) eine Halbleiterwiderstandsschicht umfaßt, die sich von einer ersten Oberfläche auf der dritten Halbleiterschicht (22) nach unten in Richtung auf die zweite Halbleiterschicht (18) erstreckt, diese aber nicht trifft.