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Thyristor mit gesteuertem Strom bei Spannungsdurchbruch
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und Verfahren zur Begrenzung des Durchbruchstroms in Durchlaßrichtung
durch einen Thyristor Die Erfindung bezieht sich auf Thyristoren, insbesondere auf
Thyristoren mit einem-lokalisierten Bereich innerhalb des Halbleiterkörpers, in
dem die Durchbruchspannung zündet, wenn die in Durchlaßrichtung gerichtete Anoden-Kathoden-Spannung
die Durchlaß-Durchbruchspannung übersteigt.
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Wird ein Thyristor in den leitenden Zustand gebracht, indem die in
Durchlaßrichtung gerichtete Durchbruchspannung überschritten wird, so kann dies
zu einer Zerstörung des Bauelementes führen. Ein Grund für die Zerstörung ist die
geringe Größe des Spannungs-Durchbruchbereiches, der anfänglich eingeschaltet wird.
Steigt der Strom schnell auf große Werte, bevor ein ausreichender Bereich des den
Hauptstrom führenden Teils des Bauelementes eingeschaltet ist, so treten beträchtliche
Leistungsverluste auf. Das Bauelement fällt dann infolge örtlicher Überhitzung im
anfänglichen Durchbruchbereich aus.
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Es wurden verschiedene Techniken zur Lokalisierung des anfänglichen
Durchbruchbereiches in einem Thyristor entwickelt. Eine Art des Vorgehens besteht
darin, daß ein lokalisierter Bereich mit niedrigerem spezifischem Widerstand im
n-leitenden Substrat gebildet wird. Ein Bereich mit niedrigerem spezifischem Widerstand
kann gebildet werden, indem ein Neutronenstrahl durch das Halblsitermaterial geleitet
wird. Durch die bekannte Neutronentransmutation wird das Silicium partiell in Phosphor
umgewandelt, wodurch im bestrahlten Bereich die n-Dotierung ansteigt. Das Ergebnis
ist eine öritiche Verminderung des spezifischen Widerstandes, wodurch am angrenzenden
pn-Übergang ein lokalisierter
anfänglicher Durchbruchbereich entsteht.
Der Durchbruchbereich wird vorzugsweise innerhalb des Thyristorkörpers vorgesehen.
Beispielsweise ist es bekannt, daß die Anordnung des Spannungsdurchbruchbereichs
unterhalb einer zentral angeordneten Gate-Elektrode zu einem Thyristor mit schnellem
Einschaltvermögen führt.
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Die Lokalisierung und Positionierung des Spannungsdurchbruchbereichs
in einem Thyristor löst jedoch nicht das Problem der hohen Leistungsverluste während
des anfänglichen Durchbruchs. Die beim Durchbruch auftretenden hohen Ströme müssen
immer noch anfänglich durch einen kleinen Übergangsbereich hindurchtreten. Wenn
der anfängliche Strom nicht durch externe Schaltungsmaßnahmen gesteuert wird, führen
Überhitzung und Zerstörung des Durchbruchübergangs zu einem vorzeitigen Ausfall
das Bauelementes.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor zu
schaffen, der Einrichtungen zur Steuerung des Stroms durch das Bauelement enthält,
wenn die in DurchlaB-richtung gerichtete Durchbruchspannung überschritten wird.
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Weiterhin soll ein Verfahren zur Ausbildung eines Thyristors angegeben
werden, der eine stromsteuernde Impedanz zur Steuerung des Leistungsverlustes während
des Spannungsdurchbruchs enthält.
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Erfindungsgemäß wird ein Thyristor zur Steuerung des Stromflusses
zwischen zwei Anschlussen geschaffen, der aus dem sperrenden in den in Durchlaßrichtung
gerichtsten leitenden Zustand schaltet» wenn die Klemmenspannung zwischen den Anschlussen
die Durchbruchspannung uberschreitet. Der Thyristor enthält einen Halblelterkörper
mit wenigstens vier Zonen abwechselnden Lsitfähigksitstyps, die sich zwischen den
Anschlussen erstrecken. Eine Zone ist eine eine der Klemmen berührende Emitterzone.
Die angrenzende Zone ist eine Basiszone. Ein sperrender pn-Übergang bestimmt die
Grenze
zwischen der Basiszone und einer dritten, an die Basiszone angrenzenden Zone. Der
Halbleiterkörper enthält Einrichtungen zur Lokalisierung eines Durchbruchteils des
sperrenden pn-Übergangs, wo der in Durchlaßrichtung erichtete Durchbruch beginnt,
wenn die Klemmenspannung die Durchbruchspannung übsrstsigt. Die Basiszone enthält
einen ersten Basisbereich angrenzend an den Durchbruchbereich des sperrenden pn-Übergangs
und einen zweiten Basisbereich, der zumindest teilweise vom ersten Basisbereich
getrennt ist.
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Die Emitterzone berührt den zweiten Basisbereich. Das Bauelement enthält
ferner strombegrenzende Einrichtungen, die den ersten und zweiten Basisbereich verbinden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung des vorstehend beschriebenen
Thyristors aus dem Halbleiterkörper umfaßt den Schritt des Ätzens des Halbleiterkörpers
zur Teilung und wenigstens teilweisen Trennung der Basiszone in zwei Basisbereiche.
Das Verfahren umfaßt ferner den Schritt der Anbringung der strombegrenzenden Einrichtung
zur Verbindung des ersten und zweiten Basisbereichs und zur Steuerung des Stroms
über den Durchbruchbereich des sperrenden pn-Übergangs, wenn die Durchbruchspannung
überschritten wird.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
Es zeigen Fig. 1 bis 5 zum Teil aufgeschnittene perspektivische Ansichten des Bauelementes
während aufeinanderfolgender Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 6 eine
teilweise Draufsicht auf den Thyristor der Figur 5,
Fig. 7 den Querschnitt
7-7 der Figur 6, Fig. 8 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Thyristors, Fig. 9 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt
eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thyristors, Fig. lo einen
Fig. 7 entsprechenden Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Thyristors, Fig. 11 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Thyristors, Fig. 12 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt
eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thyristors, Fig. 13 einen
Fig. 7 entsprechenden Querschnitt eines siebten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Thyristors, Fig. 14 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt eines achten Ausföhrungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Thyristors, Fig. 15 einen Fig. 7 entsprechenden Querschnitt
eines neunten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Thyristors, Die Herstellung
eines erfindungsgemäßen Thyristors beginnt mit der Ausbildung des Halbleiterkörpers
20 mit einer oberen und unteren Dberfläche 22 bzw. 24. Der Halbleiterkörper besteht
im allgemeinen aus monokristallinem Silicium, das derart bearbeitet ist, daß eine
pnp-Anordnung mit pn-Obergängen entsteht, die etwa parallel zu den Oberflächen 22
und 24 verlaufen. Ein geeignetes Verfahren zur Ausbildung des Halbleiterkörpers
20 beginnt mit einem n-leitenden Siliciumtyp, in das aufeinanderfolgend durch die
obere und untere Oberfläche Verunreinigungen eindiffundiert werden. Eine
oder
mehrere der Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps können abwechselnd durch
epitaktisches Aufwachsen, Ionenplantation oder ein anderes geeignetes Verfahren
ausgebildet werden. Die sich ergebenden drei Schichten umfassen eine untere, pn-leitende
Schicht 26, eine n-leitends Zwischenschicht 28 und eine obere, p-leitende Schicht
30. Der Halbleiterkörper 2o enthält vorzugsweise einen lokalisierten Bereich geringeren
spezifischen Widerstandes, und zwar in der n-leitenden Zwischenschicht 28, dieser
bildet einen zentral im Halbleiterkörper angeordneten Bereich geringerer Durchbruchspannung.
Ein solcher lokalisierter Bereich im Halbleiterkörper 20 kann durch bekannte geeignete
Herstellungsverfahren erzielt werden. Beispielsweise kann durch den Halbleiterkörper
20 in Richtung der Pfeile 31 ein Neutronenstrahl hindurchgeleitet werden. Der Neutronenstrahl
erzeugt einen lokalisierten Bereich 32 im Fialblsiterkörper 20, der durch Neutronentransmutation
partiell in Phosphor umgewandelt ist. Der Phosphor verstärkt die Höhe bzw. Konzentration
des n-leitenden Dotierungsmittels in der Zone 28 und erzeugt einen kleinen Bereich
mit geringerem spezifischem Widerstand. Durch den Bereich 32 entsteht zentral im
Halbleiterkörper 20 ein lokalisierter Durchbruchbereich.
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Das Verfahren zur Herstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Thyristors wird anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert. Zunächst wird am Halbleiterkörper
20 eine zusätzliche Zone 35 ausgsbildst, so daß sich ein typischer Thyristoraufbau
mit wenigstens vier Zonen 26, 28, 30 und 35 abwechselnden Leitfähigkeittyps ergibt
(Fig. 2). Die obere Zone 25 wird nach einem geeigneten Verfahren hergestellt, beispielsweise
durch Diffusion, epitaktisches Aufwachsen oder Ionenimplantation. Der sich ergebende
Thyristorkörper hat einen npnp-Aufbau, wobei die Schicht 35 die Emitterzone und
die angrenzende Schicht 30 die Basiszone bilden. Die dritte Zone des Halbleiterkörpers
ist die Zwischenzone 28.
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Ein pn-übergang 36 bildet die Grenzfläche zwischen der Basis 30 und
der dritten Zone 28. In Fig. 2 sind die Zonen 35 und 28 mit n + bzw. n -bezeichnet,
was eine verhältnismäßig hohe Störstellenkonzentration in der n-leitenden Zone 35
bedeuten soll.
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Nach der Ausbildung des vier Zonen aufweisenden Aufbaus wird die obere
Oberfläche des Halbleiterkörpers 20 mit einer Maskierschicht 38 abgedeckt. Hierzu
kann eine geeignete Photoresistmaske verwendet werden. Die Maske 38 bedeckt zunächst
die gesamte obere Oberfläche 22. Durch herkömmliche photolithographische Verfahren
werden Teile entfernt, so daß ein Maskenmuster gemäß Fig. 2 entsteht. Das Muster
umfaßt eine große zentrale Öffnung 40. Außerhalb der Öffnung 40 sind zur Ausbildung
der Emitterkurzschlüsse zusätzliche kleinere Öffnungen 42 ausgebildet.
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Nach der Ausbildung des Maskiermusters gemäß Fig. 2 wird die obere
Oberfläche 22 des Halbleiterkörpers 20 auf herkömmliche Weise geätzt. Es wird eine
ätzlösung verwendet, die das Silicium des Halbleiterkörpers, jedoch nicht die Maskierschicht
38 angreift. Es wird bis zu einer Tiefe geätzt, die ausreicht, um die Emitterzone
35 zu durchdringen und einen Teil der Basiszone 30 innerhalb der Öffnungen 40 und
42 freizulegen.
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Die sich nach Entfernung der Maske 36 ergebende Konfiguration ist
in Fig. 3 gezeigt. Die Emitterzone 35 wurde aus der Maskenöffnung 40 entfernt. Der
verbleibende Teil des Emitters 35 bildet den ersten oder Hauptemitter des Thyristors.
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Die Basiszone 30 reicht zur oberen Oberfläche 22 innerhalb der Maskenöffnung
40. Die innere Kante des pn-übergangs der Emitter-Basis-Strecke bildet die Einschaltlinis
oder den Einschaltpfad 46 des Thyristors. Die Öffnungen 47 im Emitter entsprechen
den Öffnungen 42 in der Maske 38.
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Darauf wird im Halbleiterkörper 20 ein weiterer ätzschritt ausgeführt.
Bei diesem Atzschritt entsteht eine tiefe ätzung 48 in der Basiszone 30, die sich
von der oberen Oberfläche 22 wegerstreckt (Fig. 4). Die ätzung 28 ist im wesentlichen
ringförmig und umgibt einen zentralen Bereich der Basiszone oberhalb des Spannungsdurchbruchbereichs
32. Zur Ausbildung der Ätzung 48 wird eine für das ätzmittel undurchlässige Maskierschicht,
beispielsweise Siliciumdioxyd, aufgewachsen oder auf sonstige Weise auf der oberen
Oberfläche 22 gebildet. Eine der Breite der ätzung 48 entsprechende ringförmige
Öffnung wird darauf in der Maskierschicht durch herkömmliche photolithographische
und Atzverfahren ausgebildet. Der freigelegte ringförmige Teil der Oberfläche 22
wird dann einer Ätzlösung ausgesetzt, die in den Halbleiterkörper ätzt, jedoch die
Maske aus Siliciumdioxyd nicht angreift. In der ersten Ausführungsform wird bis
zu einer vorbestimmten Tiefe in der Basiszone geätzt. Die sich ergebende Ätzung
48 bildet einen geschlossenen Ring, der tief in die Basiszone 30 einschneidet und
die Basis in einen ersten Bereich 50, der zentral über dem Bereich 32 des Halbleiterkörpers
liegt, und in einen zweiten Basisbereich 52 unterteilt, der den ersten umgibt und
von der ätzung 48 nach außen reicht. Die beiden Basisbereiche So und 52 sind nur
partiell voneinander getrennt und durch einen breiten und verhältnismäßig dünnen,
nicht entfernten Vsrbindungsteil 53 der Basiszone 3o miteinander verbunden.
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Der Verbindungsteil 53 bildet den Stromsteuermechanismus der ersten
AusFührungsform der Erfindung. Der Verbindungsteil 53 hat einen wesentlich höheren
spezifischen Widerstand als der angrenzende, nicht geätzte Basisteil. Der spezifische
Widerstand R in der Basiszone zwischen dem inneren ersten Basisbereich So und dem
zweiten Basisbereich 52 ergibt sich aus
worin ea der Schichtwiderstand des dünnen Verbindungsteils 53
und rout und r. der äußere bzw. innere Radius der tiefen in Atzung 48 sind (Fig.
7). Der Wert von R wird durch die Tiefe der ätzung und die Werte von rout und rin
eingestellt.
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Der Wert R ist in weitem Maße variabel, so daß der Thyristor oßne
weiteres den jeweiligen Schaltungserfordernissen angepaßt werden kann. Ein typischer
Wert für den Widerstand R des Verbindungsteils 53 ist zum Beispiel 500 Ohm.
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Nach der Entfernung der bei der Herstellung der Ätzung 48 verwendeten
Maskierschicht wird die obere Oberfläche 22 auf herkömmliche Weise mit einer Schicht
aus einem geeigneten leitfähigen Metall, beispielsweise Aluminium, überzogen.
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Darauf werden Teile der Metallschicht durch herkömmliche photolithographische
und Atzverfahren entfernt, so daß sich ein Metallschichtmuster ergibt (Fig. 5).
Das den ersten Emitter 35 außerhalb der Einschaltlinie 46 berührende Metall bildet
eine Emitterelektrode 55. Die Elektrode 55 reicht in die Offnungen 47, berührt die
Basis 3o und bildet eine Linie von Emitterkurzschlüssen. Eine weitere Metallelektrode
5B verbleibt innerhalb der Einschaltlinie 46» die den ersten Basisbereich So umgibt.
Die Elektrode 58 verläuft rings um die ätzung 48 und berührt den zweiten Basisbereich
52, wobei sie die Gate-Elektrode des Thyristors bildet. Es ist weiterhin wünschenswsrt,
auf der oberen Oberfläche des ersten Basisbereichs So eine metallisierte Fläche
59 vorzusehen.
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Diese Elektrode 59, die im folgenden als erste Basiselektrode bezeichnet
wird, dient zur gleichmäßigeren Verteilung des Stroms über den ersten Basisbereich
So während des Spannungsdurchbruchs. Der fertige Thyristor enthält weiterhin eine
metallisierte Elektrode 62 auf der unteren Oberfläche 24, die die untere Schicht
26 berührt und die Anodenelektrods des Thyristors bildet. Die Anode 62 wird entweder
gleichzeitig mit dem Metall auf der oberen Oberfläche oder zu einer anderen Zeit
aufgebracht. Zwei Klemmen sorgen für den äußeren Anschluß der Anoden- und Kathodenelektrode.
Eine Klemme 64
ist mit der Anode 62 verbunden und eine Klemme 66
berührt den ersten Emitter 35 über die Emitterelektrode 55. Die vier Zonen des Bauelementes
erstrecken sich zwischen den Klemmen 64 und 66.
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Der sich ergebende Thyristor dient als Schaltelement zur Steuerung
des Stroms zwischen den Klemmen 64 und 66. Wenn bei Sperrung in Durchlaßrichtung
die Anodenklemme 64 gegenüber der Kathodenklemme 66 in Durchlaßrichtung vorgespannt
ist, fließt infolge der Ladungsträgerverarmung in der Nähe des überganges 36 nur
ein kleiner Leckstrom durch das Bauelement. Der übergang 36 dient als in flurchlaßrichtung
sperrender pn-übergang. Bei Anlegen einer kleinen positiven Spannung an die Gate-Elektrode
58 fließen Elektronen in großer Anzahl über den Emitter-Basis-übergang, und zwar
beginnend an der Einschaltlinie 46. Die sich ergebende Elektroneninfusion in die
Basis 30 schaltet den Thyristor ein, so daß ein hoher Strom in Durchlaßrichtung
fließen kann.
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Die Einschaltung erfolgt im wesentlichen gleichmäßig längs der Einschaltlinie
46, da der umgebende Emitter 35 an sämtlichen Punkten in einem gleichen minimalen
Abstand angeordnet ist. Eine solche gate-getriggerte Einschaltung erlaubt einen
verhältnismäßig kleinen Gate-Strom zur Steuerung eines wesentlich höheren Stroms
zwischen den Klemmen 64 und 66. Die Sperrung in Durchlaßrichtung wird herbeigeführt,
indem die Vorspannung an den Klemmen 64 und 66 kurzzeitig umgekehrt wird.
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Der Thyristor kann aus dem sperrenden in den Durchlaßzustand auch
umgeschaltet werden, indem die Klemmenspannung zwischen den Klemmen 64 und 66 über
die DurchlaB-Durchbruchspannung angehoben wird. Zur Vereinfachung der Einschaltung
durch Durchlaß-Durchbruch beginnt der Leckstrom durch das Bauelement mit steigender
Vorspannung der Anorde in Durchlaßrichtung ~anzusteigen. Wenn die Klemmenspannung-am
Bauelement die Durchlaß-Durchbruchspannung erreicht, erzeugt der Leckstrom
einen
Avalanche-Durchbruch am sperrenden pn-übergang.
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Der Avalanche-Durchbruch erzeugt eine große Anzahl von Ladungsträgern
in der Basiszone. Die Elektronen werden zur Anode gezogen und die Löcher bewegen
sich durch die Basis zu den Bmitterkurzschlüssen 47. Der Lochstrom in der Basis
schaltet den Thyristor am Emitter-Basis-übergang ein. Die Einschaltung über den
Spannungsdurchbruch erfordert keinen externen Gate-Strom. Die Sperrung wird herbeigeführt,
indem die Klemmedspannung kurzzeitig umgekehrt wird.
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Der Bereich 32 mit geringerem spezifischem Widerstand im n-leitenden
Substrat 28 bildet eine Einrichtung zur Lokalisierung des Durchbruchteils 70 des
Übergangs 36, an dem der Durchlaßspannungs-Durchbruch beginnt. Der Durchbruch tritt
zunächst am Teil 70 ein, weil der Bereich 32 stärker dotiert ist als der angrenzende
Bereich 28, so daß die Breite der Verarmungsschicht verringert und die Durchbruchspannung
abgesenkt wird. Die höhere Durchbruchspannung längs des Restes des Überganges 36
verhindert einen anfänglichen Durchbruch außerhalb des Durchbruchbereichs 70.
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Wenn der Thyristor der ersten Ausführungsform durch Durchlaßspannungs-Durchbruch
eingeschaltet wird, fließt der Strom zwischen den Klemmen 64 und 66 zunächst durch
den verbindenden Basisbereich 53, weil der größte Teil der Überganges 36 im sperrenden
Zustand verbleibt und nur der Teil 70 leitend ist. Die PFeile 72 in Fig. 7 zeigen
den Weg des anfänglichen Stromflusses durch den Thyristor. Der verbindende Teil
53 der Basis 3c hat wegen der Atzung 48 einen beträchtlich höheren Schichtwiderstand
als der Rest der Basiszone 30. Der anFängliche Strom zwischen den Klemmen 64 und
66 ist daher durch den höheren Widerstand des geätzten Bereichs 53 begrenzt. Der
Bereich 53 bildet während des Durchbruches einen Reihenwiderstand zwischen der Anode
und der Kathode, der ein lokalisiertes Ausbrennen längs des Überganges 36 verhindert.
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Während der Strom über den Durchbruchbereich 7c in den ersten
Basisbereich
So fließt» trägt die metallisierte Fläche 59 zu einer gleichmäßigeren Verteilung
der Ladung bei. Der durch die Basiszone fließende Strom schaltet den den Hauptstrom
führenden Teil des Thyristors nach dem Spannungsdurchbruch schnell in den in Durchlaßrichtung
leitenden Zustand.
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Infolgedessen kann der Strom zwischen den Klemmen 64 und 66 praktisch
frei fließen. Nachdem der Thyristor eingeschaltet ist, wird der Durchbruchteil 70
durch den einen geringen Widerstand aufweisenden Weg über den Rest des Bauelementes
überbrückt.
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Durch die Erfindung wird also eine Stromsteuerung im Spannungsdurchbruchbereich
eines Thyristors ermöglicht. Der Leistungsverbrauch in diesem Bereich wird beträchtlich
vermindert. Die eingebaute, durch die ätzung 48 gebildete Impedanz begrenzt den
Durchbruchstrom durch das Thyristorelement beträchtlich. Eine genaue Einstellung
der Größe der Impedanz und damit der Strornbegrenzungsfähigkeit wird durch Einstellung
von Breite und Tiefe der Atzung 48 erreicht. Die Güte des gate-getriggerten Teils
des Thyristors außerhalb der Atzung 48 wird durch die teilweise Isolierung eines
kleinen Bereichs der Basiszone nicht beeinträchtigt.
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Größe und Tiefe der Atzung 48 können entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
variiert werden. Sind beispielsweise verhältnismäßig hohe Durchbruchsströme zu erwarten,
so besteht unter Umständen die Schwierigkeit, daß im Basis-Verbindungsbereich 53
eine Ohmsche Erhitzung eintritt. Zum Ausgleich möglicher, zu hoher Temperaturen
sollte das Volumen des Teils 53 dadurch vergrößert werden, daß die ätzung 48 breiter,
jedoch weniger tief gemacht wird. Alternativ kann der Bereich 53 vergrößert werden,
indem die Gesamtlänge der Atzung und damit der Durchmesser des zentralen Basisbereichs
So vergrößert wird. Die Form und Größe der ätzung 48 sind in den Figuren nur beispielsweise
wiedergegeben, es können auch andere Formen der Atzung angewendet werden.
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Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Thyristors.
Das Verfahren zur Herstellung dieses Thyristors beginnt mit den Herstellungsschritten
gemäß den Figuren 1 bis 3 des ersten Ausführungsbeispiels. Es wird ein Halbleiterkörper
20 mit wenigstens vier Zonen abwechselnden Leitfähigkeitstyps gebildet. Der Halbleiterkörper
hat einen zentral angeordneten Bereich 32 niedrigeren spezifischen Widerstandes
im n-leitenden Substrat. Demzufolge enthält der angrenzende pn-übergang 36 den lokalisierten
Durchbruchbereich 70 des ersten Ausführungsbeispiels. Das Emittermuster auf der
oberen Oberfläche ist das gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel. Der zweite
Schritt ~ der Herstellung der Ätzung 48 ist etwas verlängert, so daß der Halbleiterkörper
bis in eine größere Tiefe geätzt wird. Die sich ergebende ätzung 78 verläuft durch
die Basiszone 30 zur dritten Zone 28 und teilt und trennt die Basiszone vollständig
in den ersten und zweiten flasisbereich Bo bzw. 82.
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Die Elektroden im Ausführungsbeispiel der Figur 8 enthalten eine erste
Basiselektrode 59, die den zentralen ersten Basisbereich So berührt. Die erste Basiselektrode
55sist im wesentlichen die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie im ersten Ausführungsbeispiel sind auch eine Gate-Elektrode 58
und eine Emitterelektrode 55 vorgesehen. Die Elektrodan werden hergestellt, indem
zunächst die gesamte obere Oberfäche 22 des Halbleiterkörpers 20 mit einer Metallschicht
überzogen und darauf gewählte Teile der Schicht durch photolithographische und Atzverfahren
entfernt werden, so daß die Elektroden 55, 56 und 59 zurückbleiben.
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Die Herstellung des zweiten Ausführungsbeispiels umfaßt den zusätzlichen
Schritt des Anschlusses eines Impedanzelementes zwischen Gate 58 und Elektrode 59.
Bei der Ausführungsform der Figur 8 enthält diese Impedanz vorzugsweise einen oder
mehrere Widerstände 86. Die Widerstände 86 dienen zur Verbindung der getrennten
Basisteile Bo und 82 in gleicher Weise wie der Verbindungsteil 53 des ersten Ausführungsbeispiels.
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Die Funktion des Ausführungsbeispiels der Figur 8 ist im wesentlichen
die gleiche wie die des Thyristors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. überschreitet
die Klemmenspannung zwischen den Klemmen 64 und 66 die Durchlaß-Durchbruchspannung,
so wird der Durchbruch am Durchbruchteil 70 gezündet. Der Anfangsstrom zwischen
Kathode und Anode fließt über die Widerstände 86. Diese vermindern den anfänglichen
Durchbruchstrom auf einen Wert, der einen zu starken Leistungsverlust am übergang
36 verhindert. Der Rest des Bauelementes wird anschließend durch den Durchbruchstrom
eingeschaltet, der durch die Basiszone 30 fließt.
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Nachdem der Thyristor vollständig eingeschaltet ist, wirkt wie im
ersten Ausführungsbeispiel die zusätzliche Impedanz der Widerstände 86 nicht mehr.
Die große Fläche des überganges 36 außerhalb des Basisbereichs Bo bildet einen im
wesentlichen offenen Weg für den Strom zwischen den Klemmen. Die Güte des Thyristors
bei normaler gate-getriggerter Einschaltung wird durch die Widerstände 86 nicht
beeinflußt.
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Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Thyristors mit externen Schaltungselementen
sind größere Widerstandswerte erzielbar als bei partieller Ätzung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Auch wird die Schwierigkeit der genauen Einstellung der Tiefe
der Atzung vermieden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem externen Impedanzelement
ist in Fig. 9 gezeigt. Der Aufbau des Halbleiterkörpers und das Verfahren zur Herstellung
ist das gleiche wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 8. Die Ätzung 78 erstreckt
sich durch die Basiszone 30 zur dritten Zone 28, unterteilt die Basis und trennt
den ersten Basisbereich 80 vollständig vom zweiten Basisbereich 82.
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Am ersten Basisbereich 80 ist eine erste Basiselektrode 59 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 ist zwischen Gate 58 und Elektrode 59 ein
induktives Element 9o geschaltet. Dieses verbindet die beiden Basisbersiche
80,
82 und bildet eine alternative Strombegrenzungseinrichtung im Durchbruchbereich.
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Das Ausführungsbeispiel der Figur 9 arbeitet ebenso wie das der Figur
8. Wenn die Klemmenspannung zwischen den Klemmen 64, 66 die DurchlaB-Durchbruchspannung
des Thyristors übersteigt, beginnt am Durchbruchbereich 70 des übergangs 3(3 der
Durchbruch in Durchbruchrichtung und der Durchbruchstrom zwischen den Klemmen fließt
über die induktiven Elemente 9o. Diese dienen als Strombegrenzungseinrichtung während
des anfänglichen Einschaltens bei hohem Stromgradienten. Hierdurch werden übermäßige
Leistungsverluste im Durchbruchbereich 70 vermieden. Wie bei den zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispielen, verlagert sich der Strom durch die Basiszone anschließend
auf den Rest des Bauelementes, so daß die induktiven Elemente 9n aus der Schaltung
genommen werden. Die normale gate-getriggerte Einschaltung wird nicht beeinflußt.
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Das Ausführungsbeispiel der Figur 9 sieht eine Strombegrenzungsimpedanz
einer Art vor, die ohne Verwendung äußerer Schaltungselemente nicht leicht realisierbar
ist. Es können - einzeln oder in Kombination - auch andere äußere Impedanzelemente
verwendet werden. Die Thyristor kann somit den jeweiligen Schaltungebedingungen
angepaßt werden.
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Ein viertes Ausführungsbeisplel des erFindungsgema"Ben Thyristors
ist in Fig. lo gezeigt. Hierbei ist das erfindungsgemäße Merkmal der eingebauten
Impedanz auf einen Thyristor mit verstärkendem Gate angewandt. Bei der Herstellung
des Thyristors der Figur lo wird ein zusätzlicher ringförmiger Bereich der ersten
Maske 38 innerhalb des Kreises 4c nicht entfernt. Beim nachfolgenden Ätzschritt
wird die Emitterzone in einen ersten Emitter 35 und einen getrennten Verstärkungsstufenemitter
94 auf der oberen Oberfläche 22 unterteilt. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
entsteht bei der tiefen Atzung
eine Atzung 48, die die Basiszone
30 unterteilt und den ersten Basisbereich So teilweise vom zweiten Basisbereich
52 trennt. Die beiden Emitter 35 und 94 verbleiben in Kontakt mit dem zweiten Basisbereich
52. Bei der Metallisierung werden wie zuvor eine Kathodenelektrode 55, eine Gate-Elektrode
58 und eine erste Basiselektrode 59 gebildet. Auf der oberen Oberfläche 22 wird
weiterhin eine Verstärkungs-Gate-Elektrode 96 vorgesehen, die den Verstärkungsstufenemitter
94 und den zweiten Bereich 52 der Basis Bo berührt.
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Wie im ersten Ausführungsbeispiel werden Anoden- und Kathodeneleltroden
62 bzw. 55 vorgesehen.
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Zum Einschalten des Thyristors der Figur lo durch Gate-Triggerung
wird der Elektrode 58 ein positiver Gate-Strom zugeführt. Bei gegenüber der Kathode
in Durchlaßrichtung vorgepanntr Anode fließen Elektronen aus dem Verstärkungsstufenemitter
94 und über die Basis, so daß die Verstärkungsstufe eingeschaltet wird. Infolgedessen
wird die Verstärkungsstufen-Elektrode 96 positiv, so daß der Hauptthyristor am Übergang
zwischen erstem Emitter 92 und Basis eingeschaltet wird. übersteigt die Klemmenspannung
zwischen Anode und Kathode die Durchbruchspannung des Thyristors, so beginnt am
Durchbruchbereich 70 des Übergangs 36 ein Avalanche-Durchbruch. Da der Durchbruchbereich
70 an den ersten Basisbereich So angrenzt und partiell vom Rest der Basis getrennt
ist, ergibt sich über den verbindenden Basisbereich 53 ein mit einem Widerstand
behafteter Strompfad. Der hohe spezifische Widerstand des verbindenden Basisbereichs
53 dient als Einrichtung zur Begrenzung des anfänglichen Ourchbruchstroms.
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Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wird anschließend
der Rest des Thyristors durch den Stromfluß in der Basis eingeschaltet, so daß die
Impedanz 53 aus der Schaltung verschwindet.
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Das Ausführungsbeispiel der Figur io zeigt, daß die Erfindung leicht
bei Thyristoren mit verstärkendem Gate angewendet werden kann. Die eingebaute Impedanz
beeinträchtigt die
Funktion des gate-getriggerten Bereichs des
Thyristors nicht. Ebenso lassen sich auch die äußeren Schaltungselemente gemäß Fig.
8 und 9 bei Thyristoren mit verstärkendem Gate gemäß Fig. io anwenden.
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Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 11 gezeigt.
Hierbei wird ein Halbleiterkörper verwendet, der wie bei den Figuren 2 bis 4 wenigstens
vier Zonen abwech selnden Leitfähigkeitstyps aufweist. Wie im ersten Ausführungsbeispiel
enthält der Halbleiterkörper einen zentral angeordneten Anfangs-Durchbruchbereich
32, der einen lokalisiertn Durchbruchbereich 7e des pn-Übergangs 36 bildet.
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Bei den ersten Maskier- und Atzschritten wird analog zu den Figuren
2 und 3 des ersten Ausführungsbeispiels die n -leitende Emitterzone geätzt, so daß
ein die Baugruppe umgebender erster Emitter loo entsteht. Innerhalb der kreisförmigen
Einschaltlinie 102 bnfindet sich ein freiliegender Bereich der Basiszone 30, der
bis zur oberen Oberfläche 22 reicht. Beim zweiten, Fig. 4 des ersten Ausführungsbeispiels
analogen tzscritt entsteht eine ringrörmige Atzung 1u6, die von der oberen Oberfläche
22 in die Basiszone So reicht. Die Atzung 106 unterteilt die Basis und trennt partiell
den zentral im Halbleiterkörper angeordneten ersten Basisbereich 1o8 vom zweiten
Basisbereich silo, der von der Ätzung 10fi radial nach außen verläuft. Die beiden
Basisbereiche sind durch einen Verbindungsteil 112 miteinander verbunden, der einen
Bereich mit hohem spezifischen Widerstand in der Basis bildet. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
grenzt der erste Basisbereich an den Durchbruchbereich 7n des Übergangs 36 an und
der erste Emitter loo berührt den zweiten Basisbereich Ilo.
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Die die Emitterelektrode 114 und das Gate 116 bildende Metallisierung
wird in herkömmlicher Weise aufgebracht. Bei der Ausführungsform der Fig. 11 berührt
die auf der oberen
Oberfläche 22 angeordnete Gate-Elektrode 116
den ersten Basisbereich 1o8. Wie zuvor ist auf der unteren Oberfläche 24 ein Anodenkontakt
62 vorgesehen. Die Anodenklemme 64 und die Kathodenklemms 118 bilden die äußeren
Anschlüsse.
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In Betrieb kann das Bauelement der Fig. 11 eingeschaltet werden, wenn
die Anodenklemme 64 gegenüber der Kathodenklemme 118 in Durchlaßrichtung vorgespannt
ist. Die Gate-Triggerung erfolgt durch Zufuhr eines positiven Gate-Stroms zur Gate-Elektrode
116. Der Gate-Strom bewirkt eine Einschaltung längs des Emitter-Basis-Ubergangs
beginnend an der Einschaltlinie 102. Durch Sparlnurlgsdurchbruch wird das Bauelelnent
eingeschaltst, wenn die Klemmenspannung zwischen den Klemmen 64 und 118 die DurchlaB-Durchbruchspannung
übersteigt. Der Durchbruch beginnt am Durchbruchbereich 70 des Übergangs 36. Wie
in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verläuft der anFängliche Strompfad zwischen
Anode und Kathode beim Durchbrucll über den in die Basiszone 30 eingebauten strombegrenzenden
Widerstand 112.
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Die durch den Verbindungsbereich gebildete Ohmsche Impedanz dient
zur Verminderung des anfänglichen Durchbruchstroms und verhindert damit einen zu
hohen Leistungsverbrauch am lokalisierten Durchbruchbereich. Statt der Impedanz
112 lassen sich auch äußere Ohmsche, induktive oder andere impedanzelemente vorsehen.
Die Atzung 106 braucht lediglich vertieft zu werden, um die Basis vollständig in
die Bereiche 109 und 11o aufzuteilen} auf der Außenseite der Atzung müßte eine zusätzliche
metallisierte Elektrode angebracht werden. Wie bei den Ausführungsbeispielen der
Figuren 8 und 9 wäre zwischen den beiden Basisbereichen ein externes Schaltungselement
vorzusehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 besteht eine zusätzliche
Impedanz nicht nur während des Spannungsdurchbruches, sondern auch im Gate-Kreis.
Insgesamt ist diese
Ausführungsform nur zweckmäßig, wenn eine verhältnismäßig
hohe Trigger-Gate-Spannung zur Verfügung steht.
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Ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Thyristors
ist in Fig. 12 gezeigt. Der Thyristoraufbau und das Verfahren zur Elerstellung sind
die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 7. Der einzige Unterschied
besteht darin, daß ein zusätzlicher n -leitender Bereich vorgesehen ist, der zur
oberen Oberfläche 22 reicht und den zentral angeordnoten ersten Basisbereich So
berührt Dieser n -leitende Bereich bildet einen zweiten, bis zur oberen OberFläche
22 verlaufenden Emitter 1251 er läßt sich während der Herstellung nach dem ersten
Ausführungsb#ispiel leicht: ausbilden. Zur Herstellung des Bauelemente der Fig.
12 wird dip Maskierschicht 38 der Fig. 2 so abgewandelt, daß sie eine zussitzliche,
kreisförmige, zentral über dem Spannungsdurc!ibruchbereich 32 angeordnete Maske
enthält. Wenn bei der nachfolgenden Atzung die Emitterzone geätzt wird, wird der
von ersten Emitter 35 getrennte zweite Emitter 125 ausgebildet:. Nach Herstellung
der tisfenätzung 48 verbleibt der zweite Emitter 125 in Kontakt mit dem ersten Basisbereich
So. Die Metallisierungsschritte nach dem ersten Ausführungsbeispiel werden auch
bei der Herstellung des AusFührungsbeispiels der Fig. 12 angewendet. Die zentral
angeordnete erste Basiselsktrode 126 ist äquivalent der Elektrode 59 des ersten
AusFührungsbeispiels. berührt jedoch sowohl den ersten Basisbereich So als auch
den zweiten Emitter 125. Die Elektrode 126 dient ähnlich der Elektrode 59 des ersten
Ausführungsbeispiels als Stromverteiler.
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Der Thyristor der Fig. 12 ist also im Spannungsdurchbruchbereich ein
Vierschichten-Thyristor. Die Bedeutung des zweiten Emitters 125 während des anfänglichen
Spannungsdurchbruchs wird anhand von Fig. 12 erläutert. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
kann der Thyristor aus dem sperrenden Zustand durckigeschaltet werden, indem die
Spannung zwischen
den Klemmen 64 und 66 über die DurchlaB-Durchbruchspannung
erhöht wird. überschreitet die Klemmenspannung die Durchlaß-Durchbruchspannung,
so beginnt über den lokalisierten Durchbruchbereich 70 des sperrenden pn-Übergangs
36 ein Strom zu fließen. Die Pfeile 127 zeigen den We des Stroms aus positiven Löchern.
Der zwischen zweitem Emitter 125 und erstem Basisbereich So verlaufende pn-Übergang
128 wird in Durchlaßrichtung vorgespannt, wenn der anfängliche Spannungsdurchbruchstrom
ausreichend erhöht wird. Dies induziert gemäß Pfeil 130 den Übergang 128 kreuzende
Elektronen. Das Ergebnis ist eine lokalisierte Thyristorwirkung, bei der momentan
ein mit niedrigem Widerstand behafteter Strompfad über den Durchbruchbereich entsteht.
Der Spannungsabfall am Durchbruchübergang 7o wird durch die Injektion von Ladungsträgern
aus dem zweiten Emitter 125 beträchtlich vermindert, was die Gefahr eines örtlichen
Ausbrernens verringert.
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Die tsitfahigkuit während des Ullrchbruchs wird durch die Gegenwart
des zweiten Emitters 125 nur momentan verbessert.
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Unmittelbar nach dem Beginn des Durchbruchs wird der Durchbruchstrom
durch die vorstehend beschriebene Strombegrenzungseinrichtung begrenzt, die beim
Ausführungsbeispiel der Figur 12 aus dem höheren Widerstand des Verbindungsteils
53 in der Basiszone besteht. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird durch den
positiven Lochstrom über die Basis 30 der den Hauptstrom führende Teil des Bauelementes
schließlich eingeschaltet. Der durch die momentane Verminderung des durch den zweiten
Emitter 125 erzeugte Spannungsabfall dient zur weiteren Verminderung der Wahrscheinlichkeit
eines lokalisierten Ausbrennens des übergangs, die durch die Gegenwart der erfindungsgemäßen
strombegrenzenden Einrichtung bereits deutlich vermindert wird.
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Die in Fig. 13 gezeigte siebte Ausführungsform ist im wesentlichen
die gleiche wie die der Fig. 8, sie enthält jedoch auch den zweiten Emitter 125
und die erste Basiselektrode 126 des Ausführungsbeispiels der Fig. 12. Der
Thyristor
der Figur 13 wird ebenso hergestellt wie der der der Figur 8, mit der Ausnahme,
daß ein zusätzlicher n -leitender Emitter in Kontakt mit dem ersten Basisbereich
Bo verbleibt.
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Die Wirkungsweise des Thyristors der Figur 13 ist im wesentlichen
die gleiche wie die des Thyristors der Figur 8.
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Der einzige Unterschied in der Arbeitsweise tritt während des anfänglichen
Spannungsdurchbruchs auf, wenn die anhand der Figur 12 beschriebene momentane Thyristorwirkung
hervorgeruff3n wird. Das Ergebnis ist eine momentane Verminderung des Spannungsabfalls
längs des Durchbruchbereichs 70, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines lokalisierten
Ausbrennens des Übergangs weiter vermindert wird.
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Statt der wie beim AusFührungsbeispiel der Figur 8 verwendeten äußeren
Impedanzolemente 86 können bei der Ausführungsform der Figur 13 auch induktive Impedanzelemente
verwendet werden, wie in Fig. 9 gezeigt.
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Das in Fig. 14 gezeigte achte Ausführungsbeispiel gleicht im wesentlichen
dem der Fig. io, enthält jedoch weiter den zweiten Emitter 125 und die erste Basiselektrode
126 des Ausführungsbeispiels der Fig. 12. Die Herstellung des Thyristors dr Fig.
14 verläuft im wesentlichen ebenso wie die des Thyristors der Fig. io, mit der Ausnahme,
daß ein zusätzlicher n +-leitender Emitter in Kontakt mit dem ersten Basjsbereich
So verbleibt.
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Der Thyristor der Fig. 14 arbeitet im wesentlichen ebenso wie der
dar Fig lo, mit Ausnahme während des anfäng- -lichen Spannungsdurchbruchs, wenn
die anhand von Fig. 12 beschriebene momentane Thyristorwirkung erzeugt wird. Das
Ergebnis ist eine momentane Verminderung des Spannungsabfalls längs des Durchbruchbereichs
70, der zur weiteren Verminderung der Wahrscheinlichkeit eines lokalisierten Ausbrennens
des übergangs dient.
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Ein neuntes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauelementes
ist in Fig. 15 gezeigt. Es gleicht im wesentlichen dem der Fig. 11, enthält jedoch
auch den zweiten Emitter 125 des Ausführungsbeispiels der Fig. 12. Eine Elektrode
132 dient als Gate-Elektrodej sie ist auf der oberen Oberfläche 22 angeordnet und
berührt den ersten Basisbereich 108 und den zweiten Emitter 125. Die Gate-Elektrode
13c wirkt ebenso wie die Gate-Elektrode 115 des Ausführungsbeispiels der Fig. 11.
Das Ausführungsbsispiel der Fig. 15 wird ebenso hergestellt wie das der Fig. 11,
mit der Ausnahme, daß ein zusätzlicher n -leitender Emitter in Berührung mit dem
ersten Basisbereich 108 verbleibt.
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Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Fig. 15 ist im wesentlichen
die gleiche wie die des Ausführungsbeispiels der Fig. 11. Der einzige Unterschied
in der Arbeitsweise tritt während des anFänglichen Spannunesdurchbruches ein, wenn
die anhand von Fig. 12 beschriebene momentane Thyristorwirkung hervorgeruFen wird.
Das Ergebnis ist eine momentane Verminderung des Spcinnungsabfalls längs des Durchbruohbereichs
70, der die Wahrscheinlichkeit eines lokalisierten Ausbrennens des Übergangs weiter
vermindert.
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Durch die Erfindung wird also ein Thyristor bereitgestellt, bei dem
die Entwicklung JoulescherWLirme im Spannungsdurchbruchbereich wirksam gesteuert
ist. Verschiedene einfache, im Halbleiterkörper des Thyristors durchgeführte Schritte
begrenzen den Durchbruchstrom über den Thyristor bei in Durchlaßrichtung anliegender
Spannung wirksam. Die Unterteilung der Basiszone des #ialbleiterkörpers dient zur
Trennung des an den Durchbruchbereich angrenzenden Teils der Basis vom Rest der
Basis, der sich in dem den Hauptstrom führenden Teil des Bauelementes befindet.
Dann wird zwischen den getrennten Basisbereichen eine strombegrenzende Einrichtung
vorgesehen. Da der anfängliche, bei in Durchlaßrichtung anliegender Spannung entstehende
Durchbruchstrom
über den Durchbruchbereich in die Basiszone eintreten
und dann in den Hauptbereich des Bauelementes fließen muß, fließt der Durchbruchstrom
über die strombegrenzende Einrichtung. Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele,
gleichgültig, ob sich die ätzung partiell oder ganz durch die Basiszone hindurcherstreckt,
ist die strombegrenzende Impedanz während des anfänglichen Durchbruchs in Reihe
mit Anode und Kathode geschaltet. Da nacii dem Einschalten der Stromfluß nicht mehr
auf den Spannungsdurchbruchbereich beschränkt ist, wird die strombegrenzende Einrichtung
bei sämtlichen Betriebsarten mit Ausnahme des anfänglichen Durchbrucils kurzgeschlossen.
fler Spannungsdurchbruchstrom wird also wirksam vermindert, otine daß andere Eigenschaften
des Thyristors besintrfichtigt werden. Es sind Ausführungsbeispiele vorhanden, bei
denen entweder die Höhe des ananfänglichen Durchbruchst:roms oder der Stromgradient
gesteuert sind. Auf diese Weise wird ein wirksamer Schutz gegen Thyristorausfälle
während des Einschaltens durch Spannungsdurchbruch gewährleistet:.
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Innerhalb des Rahmens der Erfindung sind verschiedene Ausführungsformen
möglich. Beispielsweise können unterschiedliche externe Impedanzelemente oder auch
kombinierte Ohmsche und induktive Impedanzen verwendet werden. Bei einem einzigen
rhyristor können sowohl der innere verbindende Basisbereich als auch äußere Impedanzelemente
vorgesehen werden.
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Die äußeren Impedanzen brauchen nicht notwendig mittels Dr3hte angeschlossen
zu werden, sondern können auch die Form eines Ringes haben, der die tiefe Atzung
überbrückt.
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Auch können alternative Einrichtungen zur Unterteilung des Basisbereichs
zur Isolierung des an den Spannungsdurchbruchbereich angrenzenden Teils vorgesehen
werden. Bei einer solchen alternativen Technik (US-PS 4 o47 219) wird in der Basiszone
ein tiefer Bereich entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angeordnet, der den seitlichen
Stromfluß wirksam
begrenzt. Die Erfindung ist auch bei nicht radialen
Emitteranordnungen anwendbar. Es braucht lediglich die Basis unterteilt zu werden,
um den anfänglichen Spannungsdurchbruchbereich vom Rest des Thyristors zu trennen,
um so die Impedanz einbauen zu können. Die Basiszone kann auch von Anfang an in
Form getrennter Bereiche hergestellt werden, wodurch sich die tiefe Atzung erübrigt.
Zusätzliche Verstärkungsstufen können bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele
vorgesehen werden.