DE2814477A1

DE2814477A1 - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE2814477A1
Application number: DE19782814477
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Phys Gehm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-04-04
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1979-10-18
Also published as: JPS54137277A

Description

Halbleiterbauelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit mindestens einem pn-Übergang und zwei Kontaktflächen und mit einem Gehäuse, in dem der Halbleiterkörper eingeschlossen ist.
Solche Halbleiterbauelemente werden in zunehmendem Maß bei höheren Frequenzen als der Netzfrequenz oder in Verbindung mit induktiven Lasten eingesetzt. Der Einsatz bei höheren Frequenzen erzwingt eine Verkürzung der Freiwerdezeit des Thyristors. Zum Einsatz in Verbindung mit induktiven Lasten sollte der RUckstrom im Halbleiterkörper nach dem Spannungs-Nulldurchgang einen möglichst günstigen Verlauf zeigen. Das Rückstromverhalten und die Freiwerdezeit wird in erster Linie durch die im Halbleiterkörper gespeicherten Ladungsträger bestimmt, die nach dem Spannungs-Nulldurchgang nicht ohne weiteres verschwinden. Zur Verkürzung der Freiwerdezeit ist es üblich, den Halbleiterkörper mit Rekombinationszentren zu dotieren. Es ist auch bekannt, die Speicherladung dadurch abzubauen, daß während der Zeit des Spannungs-Nulldurchgangs katodenseitig ein Strom in den Halbleiterkörper eingespeist wird, der der Richtung des Steuerstroms entgegengesetzt ist. Damit werden die im Halbleiterkörper gespeicherten Ladungsträger beschleunigt aus dem Halbleiterkörper abgesaugt. Damit wird die Freiwerdezeit eines Thyristors entsprechend verringert beziehungsweise das RUckstromintegral 5Idt für einen Thyristor oder eine Diode entsprechend verkleinert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen anderen Weg zur Verringerung der Speicherladung anzugeben.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper von einem Ring aus ferromagnetischem Material umgeben ist und daß die Kontaktflächen und die vom Ring aufgespannte Fläche wenigstens annähernd parallel liegen.
Der Ring und der Halbleiterkörper sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet. Der Ring kann aus Eisen oder einer Eisenlegierung oder auch aus einem Ferritmaterial bestehen. Zweckmäßigerweise ist der Ring innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Verbindung mit der Figur näher erläutert: In der Figur ist ein Halbleiterbauelement, zum Beispiel ein Thyristor oder eine Leistungsdiode, im Schnitt dargestellt. Das Halbleiterbauelement besteht im wesentlichen aus einem Halbleiterkörper 1 mit einem oder mehreren pn-Übergängen. Der Übersichtlichkeit halber wurde lediglich ein pn-Übergang dargestellt. Der Halbleiter- körper 1 ist in einem Gehäuse eingeschlossen, das im wesentlichen aus einem Isolierring 3 und zwei Metallscheiben 4, 5 besteht. Die Metallscheibe 4 kontaktiert eine Kontaktfläche 11 des Halbleiterkörpers 1 und die Metallscheibe 5 kontaktiert eine Kontaktfläche 12 des Halbleiterkörpers 1. Die Metallscheiben 4, 5 dienen als Elektroden zur Stromführung und zur Kühlung des Halbleiterkörpers 1. Die Metallscheiben 4, 5 sind mit dem Isolierstoffring 3 über Metallflansche 6, 7 zum Beispiel durch Hartlöten verbunden.
Der Halbleiterkörper 1 ist von einem Ring 9 aus ferromagnetischem Material umgeben. Zur Vermeidung von Kurzschlossen zwischen den spannungsführenden Teilen ist der Ring 9 zweckmäßigerweise von einer Isolierschicht 10 umgeben. Der Ring 9 sitzt zweckmäßigerweise koaxial zum Halbleiterkörper 1. Er kann jedoch auch leicht exzentrisch angeordnet sein. Um eine optimale induktive Verkopplung zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem Ring 9 herzustellen, liegen die Kontaktflächen 11, 12 des Halbleiterkörpers 1 wenigstens etwa parallel zu der vom Ring 9 aufgespannten Fläche. Der Halbleiterkörper 1 wird mit Hilfe eines Stiftes 8 zentriert. Umgibt der Ring 9 den Halbleiterkörper 1 ohne Zwischenraum, so wird auch gleichzeitig der Ring 9 zentriert.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß durch den Halbleiterkörper 1 ein Strom von der Metallscheibe 5 zur Metallscheibe 4 fließt. Dann baut sich im Halbleiterkörper eine FlußSpannung auf, die die gleiche Richtung wie der Strom hat. Kommutiert der Strom nun gegen Null, so wird über den Ring 9 im Halbleiterkörper 1 eine Spannung induziert, die der Flußspannung entgegenwirkt. Hierbei wird die Flußspannung bereits beim Beginn des Abkommutierens abgesenkt und ein Abbau der im Halbleiterkörper gespeicherten Ladungsträger begünstigt. Damit ergibt sich eine kleinere Rückstromspitze. Dieser Effekt verstärkt sich mit zunehmender Abkommutierungssteilheit -di/dto Versuche mit einem aus Stahl bestehenden Ring 9 haben eine Verminderung der Rückstromspitze um 10 bis 15 % ergeben. Eine weitere Verbesserung des beschriebenen Effekts kann durch die Verwendung hochpermeablen ferromagnetischen Materials erzielt werden. Die Parameter müssen jedoch so gewählt werden, daß der Ring 9 beim Betrieb des Halbleiterbauelements nicht in die magnetische Sättigung geht. Eine Verbesserung der Wirkung läßt sich dadurch erreichen, daß der Ring 9 den stromführenden Querschnitt des Halbleiterkörpers 1 möglichst eng umschließt. Dies könnte beispielsweise durch Integration eines Ferritringes in den Halbleiterkörper 1 selbst erfolgen.
In der Figur wurde als Ausführungsbeispiel eine Diode dargestellt. Die Anwendung des Ringes 9 in einem Thyristor ist jedoch auf gleiche Weise möglich.
5 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche ö Halbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit mindestens einem pn-Ubergang und zwei Kontaktflächen und mit einem Gehäuse, in dem der Halbleiterkörper eingeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Halbleiterkörper (1) von einem Ring (9) aus ferromagnetischem Material umgeben ist und daß die Kontaktflächen (11, 12) und die vom Ring (9) aufgespannte Fläche wenigstens annähernd parallel liegen.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (9) und der Halbleiterkörper (i) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (9) aus Eisen oder einer Eisenlegierung besteht.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (9) aus einem Ferritmaterial besteht.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ring (9) innerhalb des Gehäuses (3, 4, 5, 6, 7) angeordnet ist.