DE2853292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisch aktivierbares Halblei­ terbauelement mit mindestens einem gekrümmten, schlauch­ förmigen, lichtempfindlichen Oberflächenbereich, der durch einen an die Oberfläche tretenden PN-Übergang, welcher bei Bestrahlung des Bauelements mit Licht in Sperrichtung vorgespannt ist, berandet wird.

Ein derartiges Bauelement in Form eines Thyristors ist beispielsweise aus der DE-OS 24 08 079 bekannt. Dieses bekannte Bauelement besteht aus einem Haupt- und einem zwecks Zündverstärkung integrierten Hilfsthyristor. Die anodenseitige Basiszone wird in einem schmalen Kanal bis an die kathodenseitige Oberfläche geführt, so daß der durch diese Basiszone und die kathodenseitige Basiszone gebildete PN-Übergang ebenfalls direkt an die kathoden­ seitige Oberfläche grenzt. Bei Bestrahlung der kathoden­ seitigen Oberfläche mit Licht zündet zunächst der Hilfsthyristor, der dann anschließend eine Zündung des Hauptthyristors bewirkt.

Um die Lichtintensität des zur Zündung erforderlichen Lichtes möglichst gering zu halten, ist in der genannten Druckschrift bereits vorgeschlagen worden, dem an die Oberfläche des Bauelementes tretenden PN-Übergang eine aus einzelnen länglichen, miteinander verbundenen Strei­ fen zusammengesetzte fingerförmige Struktur zu geben und die entlang dieser PN-Übergänge fließenden Ströme auf einzelne Bereiche der P-Basiszone zu konzentrieren. In diesen Bereichen wird dann der N-Emitter eine Hilfsthyri­ stors angeordnet. Angaben zu den geometrischen Abmessun­ gen der fingerförmigen Struktur, insbesondere auch zum Verhältnis von Länge zu Breite, werden dabei nicht gemacht.

Der Nachteil dieser Strukturen besteht darin, daß diese Oberflächengeometrie mit ihrem sehr langen Umfang eine erhebliche Reduktion der ohne Oberflächeneffekte vorhan­ denen Blockierspannung zur Folge hat.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, optisch aktivierbare Halbleiterbauelemente der eingangs beschrie­ benen Art so weiterzuentwickeln, daß die Reduktion der Blockierspannung durch Oberflächeneffekte gering gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren beschriebenen Ausführungs­ beispielen.

Es zeigen:

Fig. 1a eine Draufsicht auf den lichtempfindlichen Oberflächenbereich einer Photodiode, wobei der PN-Übergang unterschiedliche Gestaltungsformen gemäß der Erfindung aufweist;

Fig. 1b einen Querschnitt der Diode nach Fig. 1a ent­ lang der Linie I-I;

Fig. 2a eine Draufsicht auf den lichtempfindlichen Oberflächenbereich eines Beispiels eines lichtzündbaren Thyri­ stors nach der Erfindung; und

Fig. 2b einen Querschnitt dieses Thyristors entlang der Linie II-II.

In Fig. 1a und 1b ist eine Photodiode 1 mit einem PN-Über­ gang 2 dargestellt. Der Pn-Übergang 2 ist an mehreren Stellen an die Oberfläche 3 des Bauelementes geführt und bildet dort die beispielhaften Teilbereiche 4, 5, 6 und 7. Der an die Oberfläche 3 geführte PN-Übergang besitzt dort allgemein eine schlauchförmige Gestalt, wie in den Bereichen 5 und 6, im Extremfall sogar eine nahezu kreis­ runde Gestalt, wie im Bereich 4. Der Radius des Kreises bzw. die Breite B des schlauchförmigen Teiles des PN-Über­ ganges 2 ist vorgegeben durch die Ausdehnung der Raum­ ladungszone in der N-Zone 8, die sich bei minimaler Span­ nung, bei der das Bauelement noch zünden soll, ergibt. Diese Ausdehnung liegt je nach Dotierung der N-Zone zwi­ schen 5 und 50 µm.

Das Verhältnis von Länge L zu Breite B der schlauchförmi­ gen Oberflächenbereiche liegt zwischen 1 und 5, so daß eine re­ lativ große zusammenhängende Fläche im P-Gebiet zur Ver­ fügung steht. Dadurch wird die Querleitfähigkeit verbes­ sert und die Zündempfindlichkeit erhöht.

Solange außerdem für den gekrümmten PN-Übergang des Be­ reiches 6 die Bedingung r»B, speziell r<5*B, einge­ halten wird, sind auch zusammengesetzte Strukturen der in Fig. 1a gezeigten Grundformen möglich. Kreuzpunkte aller­ dings, wie sie z. B. in der CH-PS 5 94 984 offenbart wer­ den, haben sich bei den neuen Bauelementen nicht als zweckmäßig erwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel für den Zündbereich eines licht­ zündbaren Thyristors 11 ist in den Fig. 2a und 2b dar­ gestellt. Mit 12, 13 und 14 sind dabei die mehrern unabhängigen schlauchförmigen Oberflächenbereiche benannt, die durch den an die kathodenseitige Oberfläche stoßenden PN-Über­ gang 15 gebildet werden. Während mit 16 die N⁺-Katho­ denzone des Hilfsthyristors gekennzeichnet ist. Der äu­ ßere Graben 17 hat eine Isolationsfunktion zu erfüllen (vgl. auch DE-OS 24 08 079). Die gestrichelte Linie 18 gibt dabei die Grenze des lichtempfindlichen Bereichs an.

Die Erfindung ist nicht auf Dioden und Thyristoren be­ schränkt, sondern kann beispielsweise auch bei Phototran­ sistoren verwendet werden.

Claims (3)

1. Optisch aktivierbares Halbleiterbauelement mit minde­ stens einem gekrümmten, schlauchförmigen, lichtempfindli­ chen Oberflächenbereich, der durch einen an die Oberflä­ che tretenden PN-Übergang, welcher bei Bestrahlung des Bauelements mit Licht in Sperrichtung vorgespannt ist, berandet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der schlauchförmige Oberflächenbereich ein Verhält­ nis von Länge L zu Breite B größer als 1 und klei­ ner als 5 aufweist; und
• b) der Radius r der Krümmung des schlauchförmigen Ober­ flächenbereichs mindestens 5mal größer ist als die Breite B des schlauchförmigen Oberflächenbereichs.

2. Optisch aktivierbares Halbleiterbauelement nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander unabhän­ gige schlauchförmige Oberflächenbereiche vorgesehen sind.

3. Optisch aktivierbares Halbleiterbauelement nach An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement ein lichtzündbarer Thyristor ist.