DE2929133A1

DE2929133A1 - Transistor mit erhoehter schaltgeschwindigkeit und verminderter empfindlichkeit gegen sekundaeren durchbruch

Info

Publication number: DE2929133A1
Application number: DE19792929133
Authority: DE
Inventors: King Owyang
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-07-20
Filing date: 1979-07-19
Publication date: 1980-01-31
Also published as: GB2026236A; DE2929133C2; FR2438341B1; JPS5522892A; FR2438341A1; GB2026236B; CA1155236A

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1 River Road_/ Schenectady, New York 12305 (USA)

Transistor mit erhöhter Schaltgeschwindigkeit und verminderter Empfindlichkeit gegen sekundären Durchbruch

Die Erfindung betrifft einen Transistor mit erhöhter Schaltgeschwindigkeit und verminderter Empfindlichkeit gegen sekundären Durchbruch (reverse second breakdown) der einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor sowie die zugehörigen Elektroden aufweist.

Da Leistungshalbleiterbauelemente in immer stärkerem Maße in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden und hierbei insbesondere in Anwendungen, bei denen hohe Geschwindigkeit,geringe Größe, kleines Gewicht, hoher Wirkungsgrad und ähnliches gefordert sind, sind größtmögliche Bauelementeleistungen erforderlich. Eine besonders wichtige Eigenschaft von Bauelementen, die als Festkörperschalter verwendet werden, besteht in der Schaltgeschwindigkeit, die so hoch wie möglich sein soll. Die Forderung entsteht wegen der stark ansteigenden Verlustenergie bei niedrige ^r Schaltgeschwindigkeit. Erhöhte Verlustenergie führt zu einer mangelhaften Leistung des Bauelementes, der Forderung nach großen Wärmesenken und dem

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Einsatz großer und teurer Bauelemente für dieselbe Anwendung als sie erforderlich sind, ,wenn durch höhere Schaltgeschwindigkeit die Verlustenergie auf ein Minimum reduziert ist. Im allgemeinen erfolgt der größte Beitrag zur Verlustleistung bei schaltenden Halbleiterbauelementen eher während des Ausschaltintervalles als während des Einschaltintervall.es« Der Grund hierfür liegt darin, daß während des Ausschalteins der Strom durch das Bauelement üblicherweise wenigstens während eines Teiles des Intervalles auf dem stationären Wert bleibt,wohingegen die Spannung an dem Bauelement, ausgehend von einem niedrigen Wert im Sättigungszustand, auf einen hohen Wert im, Sperrzustarsd anwächst» Während dieses Intervalles kann in dem Bauelement eine erhebliche Verlustleistung auftreten. Ss ist demzufolge vorteilhaft» einen Schalttransistor zu schaffen, bei dem der Strom durch das Bauelement nach, dem Zuführen des Abschaltsignales 211 der Ba,si.3 so schnell wie möglich abzufallen beginnt. Zu die sein Zweck war es bisher üblich, eine interdigitale Struktur für Leistungshalbleiterbauelemente und insbesondere für Transistor-Halbleiterbauelemente zu verwenden, wobei diese Struktur eine längere Basis-Emitter-Abschaltlinie ergibt als dies mit nicht-interdigitalen Strukturen erreichbar ist; andere Betrachtungen gelten entsprechend. Obwohl der interdigitale Aufbau gegenüber anderen nicht interdigitalen Bauelementen Vorteile aufweist ,ergibt dieser nicht das beste erreichbare Transistorbauelement , zumindest in Bezug auf die Schaltgeschwindigkeit. Beim Abschalten eines derartigen Leistungstransistors, der einen interdigitalen Emitter mit einem Rückenbereich zum leichten Anschluß eines Leiterstreifens, der in der Lage ist, den hohen,durch das Bauelement zu steuernden Strom

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zu führen , sowie eine Anzahl von Emitterfingerabschnitten aufweist, die von dem Rückenbereich ausgehen, wobei die Emitterfinger kammartig mit entsprechenden Fingerabschnitten der Basis des Bauelementes verschachtelt sind, läuft der Abschaltvorgang im wesentlichen so ab, daß zunächst Ladungsträger von den Emitterfingerrändern, die der Basis des Bauelements am nächsten benachbart sind, abgezogen werden, was folglich zu einer immer stärkeren Einschnürung des Stromes auf einen Bereich in der Mitte des Emitterfingers führt, bis schließlich das vollständige Ausschalten erreicht ist. Zu diesem Abschaltmechanismus gehört es, daß in dem Maße,in dem das Abschalten fortschreitet und der Stromfluß zunehmend auf den Mittenbereich der Emitterfinger beschränkt wird, das Abschalten immer schwieriger wird. Diese Schwierigkeit hat ihren Grund darin, daß die Stromdichte höher und der Abstand von der Basis des Bauelementes größer werden.Hieraus folgt sowohl eine Zeitverzögerung, die dem Beginn der Stromverminderung beim Abschalten vorausgeht,als auch eine Verringerung der Abschaltgeschwindigkeit innerhalb desjenigen Intervalls, in dem der Strom schnell abnimmt. Der nicht unwesentliche Zuwachs der Stromdichte beim Abschaltvorgang erhöht nicht nur die Schwierigkeit des Abschaltens des Bauelementes bzw. verringert dessen Schaltgeschwindigkeit, sondern er erzeugt noch ein anderes Phänomen, nämlich den sekundären Durchbruch (reverse second breakdown). Da die Stromdichte ansteigt, wird das elektrische Feld in dem Bauelement immer mehr durch die Wirkung der beweglichen Ladungsträger als durch die Grundladungsniveaus beeinflußt. Wie weiter unten gezeigt , führt der Zuwachs der beweglichen Ladungsträger beim Abschalten zu stark angestiegenen

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elektrischen Feldern, die in extremen Fällen bewirken, daß das Bauelement einen sekundären Durchbruch erleidet. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Halbleiterbauelement zu schaffen, dessen Schaltgeschwindigkeit verbessert ist und das bei großen Strömen und Spannungen verbesserte sekundäre Durchbruchmerkmale aufweist, wobei das Halbleiterbauelement nicht teurer herzustellen sein soll als bekannte Bauelemente.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Transistor durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitsschalttransistor einen Kollektorbereich von einem ersten Leitungstyp und einen Basisbereich eines zweiten Leitungstyps mit gegenüber dem ersten Leitungstyp entgegengesetztem Vorzeichen, wobei der Basisbereich mit dem Kollektorbereich einen ersten pn-übergang bildet; ferner weist der Transistor einen Emitterbereich auf, der kammartig mit dem Basisbereich verschachtelt ist und eine Anzahl verhältnismäßig schmaler Emitterfingerbereiche enthält, die von einem verhältnismäßig breiten Rückenbereich ausgehen, an den bequem ein Leiterstreifen angeschlossen werden kann, der hohe Ströme verträgt. Die zwischen der Emitterschicht und der Kollektorschicht angeordnete Basisschicht weist unter dem größten Teil der Emitterschicht einen ersten Schichtwiderstand und unter bestimmten Abschnitten der Emitterbeschichtung einen zweiten niedrigeren Schichtwiderstand.auf, um das schnelle Abschalten unter diesen Abschnitten zu begünstigen. Gemäß einem speziellen bevorzugten Ausführungsbeispiel der

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Erfindung ist der Schichtwiderstand der Basisschicht unter dem Mittelabschnitt jedes Emitterfingers so festgelegt, daß er verhältnismäßig niedriger ist als der Schichtwiderstand unter den anderen Abschnitten der Emitterfinger. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Schichtwiderstand der Basisschicht unter dem relativ breiten Rückenabschnitt des Emittergebietes und insbesondere unter der Mitte des Rückenabschnittes so bemessen, daß er niedriger als der Schichtwiderstand unter der Peripherie des Rückenabschnittes des Emitters ist. Bei einem weiteren vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Abnahme des Basisschichtwiderstandes dadurch erzeugt, daß der Emitter so ausgebildet ist , daß er,von der Oberfläche des Bauelementes gemessen, in dem Bereich der Peripherie der Emitterfinger sowie im Bereich der Peripherie des Rückenabschnittes der Emitterschicht eine erste Dicke aufweist, während der mittlere Abschnitt der Emitterfinger und des Rückenbereiches der Emitterschicht eine zweite, relativ geringere Dicke aufweist.

Vorteilhafterweise kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung eine Emitterelektrode vorgesehen sein, die,beispielsweise durch eine eingelegte Oxidbeschichtung, im wesentlichen nur in dem Mittelabschnitt der Emitterfinger und des Mittelabschnitts des Rückenbereiches der Emitterschicht im Abstand zu dieser Emitterschicht angeordnet ist. Auf diese Weise erfolgt bei dem Emitter unter diesen Abschnitten mit im Abstand angeordneter Eraitterlektrode eine Arbeitspunktverschiebung, die die Verstär-

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kung des Bauelementes in diesen Bereichen und folglich die Stronikonzen tr a": ion verr in

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Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem bekannten Tran sistor im Querschnitt,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Transistor nach Fig. 2,im Querschnitt mit einer schematischen Darstellung des Abschaltvorganges,

Fig. 4 die elektrischen Felder in einem Transistor bei unterschiedlichen Stromdichte^ in einer grafischen Darstellung,

Fig. 5 einen Transistor gemäß der Erfindung,im Ausschnitt und im Querschnitt,

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Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transistors gemäß der Erfindung, im Ausschnitt und im Querschnitt,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transistors gemäß der Erfindung, im Ausschnitt und im Querschnitt und

Fig. 8
und 9

zwei weitere Ausführungsbeispiele von Transistoren gemäß der Erfindung_/im Ausschnitt und in einer Draufsicht.

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Fig. 1 enthält eine grafische Darstellung des Kollektorstromes, der Kollektoremitterspannung und des Basisstromes eines erfindungsgemäßen Transistors, während des Abschaltintervalles eines Schaltelementzyklus, wobei eine induktive Last angenommen ist. Jeder der Abschaltparameter ist über derselben Zeitskala getrennt gezeichnet, so daß die Querbeziehung zwischem dem Basissteuersignal und dem Kollektorstrom sowie der Kollektorspannung leicht beobachtet werden kann. Die Kurven nach Fig. 1 sind beispielhaft zu verstehen; in der Tat sind sie typisch für Kurven, die in Schaltkreisen beobachtet werden können,wie sie häufig in Inverterschaltungen zu finden sind. Einige Abschnitte der Abschaltstromkurve sind von Interesse. Zwischen dem Beginn des Abfalls des Basisstromes und dem Beginn der Änderung des Kollektorstromes sowie der Kollektorspannung ist eine Zeitverzögerung zu beobachten , die üblicherweise mit t_gv bezeichnet ist. Während dieses Intervalles wird in dem Bauelement verhältnismäßig wenig Verlustleistung erzeugt/ da, obwohl der Kollektorstrom einen hohen Wert beibehält, die Kollektoremitterspannung niedrig bleibt. Nach diesem Intervall beginnt die Kollektoremitterspannung

V,^ mit einer großen Geschwindigkeit anzusteigen, während et

der Kollektorstrom I-, auf etwa 90 % seines Ruhewertes bleibt. Der Abschnitt mit verhältnismäßig großem I_c und ansteigendem V"_CE wird als t bezeichnet. Während dieses Abschnittes muß von dem Bauelement ein erheblicher Leistungsbetrag abgeführt werden. Unmittelbar nachdem die Zeit

t „ vergangen ist, sind sowohl 1„ als auch V_,„ in der rv L. Cu

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Nähe ihrer jeweiligen Maximalwerte, so daß während dieser Zeit die maximale Verlustleistung auftritt. Kurz nachdem die Kollektoremitterspannung ihren Sperrwert erreicht hat, beginnt 1„ während des mit t_f. bezeichneten Intervalles schnell abzufallen. Im Verlauf dieses Intervalles wird eine wesentliche Verlustleistung erzeugt, die jedoch geringer ist als diejenige während der Zeitintervalle in denen sowohl I als auch V hohe Werte aufweisen. Das gesamte Zeitintervall, beginnend mit dem Zeitpunkt zu dem V_c„ auf etwa 10 % seines Maximalwertes ansteigt und endend mit dem Zeitpunkt, zu dem I„ auf 10 % seines Maximalwertes abfällt, wird als t bezeichnet und stellt dasjenige Zeitintervall dar, während dem im wesentlichen die gesamte Verlustleistung anfällt, die während des Abschaltens auftritt. Dieses Zeitintervall hat sogar bei Schalttransistoren , beispielsweise interdigitalen Schalttransistoren, die für hohe Schaltgeschwindigkeiten ausgelegt sind, die Dauer von einigen Mikrosekunden.

Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt durch einen üblichen,bekannten,interdigitalen Schalttransistor 20. Der Schnitt nach Fig. 2 verläuft durch einen Emitterfinger 26 und zeigt die Stromdichten unter dem Finger 26 beim Einschalten. Wenn das Bauelement einschaltet, ist die Wirkung des Basisstromsignals beim Spannungsabbau an der Basisemittersperrschicht 25 in der Nähe der Mitte der Emitterfinger 26 und der unmittelbaren Nähe der Basiselektrode am ausgeprägtesten. Dies bewirkt eine ungleichmäßige Stromverteilung unter dem Emitterfinger 26, bei der ein verhältnismäßig großer Strom in der Nähe der Ränder und ein kleiner Strom im Mittelbereich des Fingers 26 fließt. Wenn das Bauelement einschaltet, ist sowohl in den Basisbereichen 24 als auch den Kollektorbereichen 22 des Bauelementes Ladung ge-

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speichert. Je größer die Amplitude des Basissteuersignales ist, um so stärker werden gespeicherte Ladungen angesammelt, insbesondere in dem Kollektorbereich.

Fig. 3 enthält einen Querschnitt durch dieselbe Struktur wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist und zeigt den Abschaltvorgang in einem Transistortyp, auf den sich die Erfindung bezieht. Entsprechende Abschnitte nach den Fig. 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Während des Abschaltens werden zunächst diejenigen Minorität sträger unter dem Emitter 26 durch die Zufuhr eines Abschaltstromsignales zu der Basiselektrode 28 ausgeräumt, die sich in der Nähe der Ränder des Emitters 26 befinden, die der Basiselektrode 28 unmittelbar benachbart sind. Da die Leitfähigkeit des Bauelementes unter den äußeren Rändern des Emitters 26 nachläßt, steigt die Stromdichte unter der Mitte des Emitters, wo die gespeicherte Ladung am schwierigsten zu entfernen ist, immer mehr an, weshalb der Emitter in den Mittenbereich immer stärker zu emittieren beginnt, um auf diese Weise die Emission auszugleichen, die an den Emitterrändern weggefallen ist. Zusätzlich neigt das Abschaltsignal an der Basis dazu, die Ränder der ursprünglich in Vorwärtsrichtung vorgespannten Basisemittersperrschicht in Sperrichtung vorzuspannen, was eine weitere Beschränkung des Stromflusses auf den mittleren Bereich des Emitters 26 bewirkt.

Da der Kollektorstrom in Richtung auf den mittleren Bereich des Emitters 26 begrenzt bzw. eingeschnürt ist, wächst die Stromdichte insofern dramatisch an, als der Kollektorstrom während der Anfangsphase des Abschaltens verhältnismäßig konstant bleibt. Dieser Zuwachs der Stromdichte drückt sich in zwei Phänomenen aus: Der wachsenden Schwierigkeit,ein vollständiges Ab-

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schalten zu erreichen und in extremen Fällen einen sekundären Durchbruch (reverse second breakdown). Der sekundäre Durchbruch kann nunmehr leicht anhand der Fig. 4 verstanden werden, in der die elektrische Feldverteilung für den Kollektorbereich und zwei dem Kollektorbereich benachbarte übergänge für einen in Fig. 3 veranschaulichten Transistor dargestellt ist. Die Größe des elektrischen Feldes kann aus der Beziehung

dE _ g dx €

^Nc " ^Jmax

erhalten werden, bei der die Größe des elektrischen Feldes ersichtlich schnell ansteigt, wenn die Stromdichte J ansteigt, während das Grundladungsniveau N konstant bleibt.

Fig. 4 veranschaulicht den elektrischen Feldverlauf in einem Kollektor für drei unterschiedliche Werte des Kollektorstromes: Bei der Kurve 30 ist die Stromdichte gleich null, was dem ausgeschalteten Zustand entspricht; Kurve 32 entspricht einem Strom der gleich dem stationären Einschaltkollektorstrom ist; und die Kurve 34 veranschaulicht die Stromdichte, die größer ist als der Wert für den stationären Zustand J„, wobei die Zunahme der elektrischen Feldstärke an dem η - η -Übergang leicht zu beobachten ist.

Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß durch die verbesserte Emittergestalt nicht nur das Abschalten erleichtert ist, sondern auch zusätzlich ein sekundärer Durchbruch im wesentlichen vermieden ist.

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In Fig. 5 ist nunmehr ein Querschnitt,ähnlich denen der Fig. 2 und 3 veranschaulicht, der einen erfindungsgemäßen Emitter enthält. Ein Emitterfinger 40 weist verhältnismäßig dicke Abschnitte 52 und 44 auf, die einen verhältnismäßig dünnen Abschnitt 46 umgeben. Die Dicken einer Basisschicht 48, einer Kollektorschicht 50 sowie einer Kollektorkontaktierungsbeschichtung 52 sind , bezogen auf die entsprechenden Beschichtungen nach den Fig.2 und 3, verhältnismäßig unverändert. Fig. 5 zeigt mit Hilfe von Pfeilen die Stromverteilung während der Anfangsphase des Abschaltens, wenn aus den Basiselektroden 54 und 56 Strom fließt, die als für einen interdigitalen Schalttransistor üblicherweise verbunden verstanden sein sollen. Der Vollständigkeit halber sind ferner eine Emitterelektrode 58 sowie eine Kollektorelektrode 60 dargestellt. Wie bereits oben beschrieben, wird der Strom während des Abschaltens in Richtung auf die Mitte des Emitters 40 zusammengedrängt. Der im Verhältnis flachere Abschnitt 46 des Emitters 40 hat einen geringeren

Emissionswirkungsgrad sowie einen geringeren Transportfaktor, was zu einer geringeren Verstärkung führt, und deshalb fließt beim Abschalten im wesentlichen kein Strom in diesem Bereich, da die Stromdichte null oder sehr niedrig ist. Während bei den bekannten Transistoren die Emission in Richtung auf die Mitte des Bauelementes zunimmt, wenn beim Abschalten der Strom zusammengedrückt wird, ist deshalb bei dem erfindungsgemäßen Transistor die Stromdichte in der Mitte des Emitters niedrig.

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Vorzugsweise ist die Dicke des Abschnittes 46 so gering wie möglich. Es wurde erkannt, daß, wenn der Emitter durch Diffusion in zwei Schritten hergestellt wird, beliebig dünne Abschnitte schwierig auszubilden sind und zu einem Kurzschluß führen, wenn die Diffusion nicht vollständig gleichmäßig ist. Es wurde gefunden, daß, wenn die nominale Emitterdiffusionstiefe 10 bis 20 Mikrometer beträgt, eine Tiefe des Abschnitts 46 von 1-2 Mikrometern zu befriedigenden Ergebnissen führt.

Es ist ersichtlich, daß die Schaffung eines verhältnismäßig dünnen,inneren Emitterabschnittes 46 nur ein Weg ist, um einen verminderten Emissionswirkungsgrad zu erreichen, der den Betrag des Stromflusses unter dem Emitter eines erfindungsgemäßen Transistors begrenzt. Andere Verfahren, die den Basisschichtwiderstand in dem mittleren Abschnitt des Emitters verringern, sind gleich wirksam , um die gewünschte Wirkung zu erzielen.

In Fig. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem eine Emitterelektrode 64 mittels einer Oxidbeschichtung 68 auf dem Mittelabschnitt eines Emitters 66 im Abstand zu diesem Emitter 66 gehalten ist. Auf diese Weise kann, ohne daß eine zweistufige Diffusion oder ein ähnlicher Herstellungsprozeß nötig ist, ein Emitter hergestellt werden, wobei der Emitter selbst eine gleichmäßige Dicke aufweist, während die Abnahme des Emissionswirkungsgrades durch einen räumlichen Abstand der Elektrode von dem Emitter erreicht wird und die Elektrode wenigstens in dem mittleren Abschnitt des Emitters elektrisch isoliert ist. Im übrigen ist die Struktur nach Fig. 6 identisch der Struktur nach Fig. 5.

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Fig. 7 veranschaulicht ebenfalls ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der innere Abschnitt des Emitters 74 eine Dicke von null aufweist und eine Basisschicht erst an einer Oberfläche 72 aufhört. Das Bauelement nach Fig. 7 stellt den Grenzfall des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 dar und erfordert eine zusätzliche Oxidschicht 76, um einen Kurzschluß der Basisemittersperrschicht durch die Elektrode 78 zu verhindern. Es ist festzuhalten, daß, obwohl in dem Querschnitt nach Fig. 7 die Emitterschicht 74 so aussieht als seien es zwei voneinander getrennte Bereiche, die beiden äußeren Abschnitte des Emitters 74 nicht nur durch die Elektrode 78 miteinander verbunden sind sondern auch durch den Rückenabschnitt der kammförmigen Emitterstruktur ebenso wie durch die Enden der einzelnen Finger. Der Basisschichtwiderstand unter dem Mittelabschnitt des Emitters 74 ist ersichtlich viel kleiner als unter den Randabschnitten des Emitters 74, wobei ferner leicht zu verstehen ist, daß der Emissionswirkungsgrad in dem Mittelabschnitt, in dem die Emitterschicht vollständig fehlt, im wesentlichen null ist. In diesem Mittelabschnitt fließt deshalb weder während des Einschaltens noch während des Ausschaltens ein Strom.

Fig. 8 enthält eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Emitter 80 einen Abschnitt 82 mit verhältnismäßig geringem Emissionswirkungsgrad aufweist, der sich im wesentlichen unter dem Rückenabschnitt der kammförmigen Emitterstruktur befindet. Gerade unter diesem verhältnismäßig breiten Rückenabschnitt (bezogen auf die Emitterfinger) ist das Abschalten äußerst schwierig und gerade dieser Abschnitt ist deshalb für eine mangelhafte Abschaltge-

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schwindigkeit vornehmlich verantwortlich. Es wurde jedoch festgestellt, daß mit weiterhin zugefügten Abschnitten 84,die unter den Fingern des Emitters, wie in Fig. 9 veranschaulicht, angeordnet sind, noch eine weitere Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit und demzufolge der Verlustleistung erzielt werden kann.

Die Verbesserungen, die durch die neue Emitterstruktur erzielt werden können, sind erheblich. Es wurde festgestellt, daß bei einem gesteuerten Bauelement die Ausschaltzeit t_f. etwa 0,4 μΞβο. beträgt, während bei einem Bauelement mit der neuen Emitterstruktur die Ausschaltzeit des Kollektorstromes in der Größenordnung von 0,1 usec. liegt. Die Speicherzeit t . ist bei der neuen Emitterstruktur in ähnlicher Weise verbessert. Während der Speicherzeit wird die Trägerausräumung wenigstens teilweise durch eine Minoritätsträger-Rekombination unterstützt. Während des Zeitintervalles, in dem der Strom abfällt, ist die Geschwindigkeit , mit der Minoritätsträger ausgeräumt werden, im wesentlichen vollständig von dem Basisstrom abhängig und wird demzufolge durch die neue Emitterstruktur erheblich verbessert.

Die bei weitem wichtigste Größe der Bauelementmerkmale ist die auftretende Verlustleistung beim Schalten. Ein leicht zu beobachtender Parameter, der die Schaltverluste anzeigt, ist die Änderung der Temperatur des Bauelementes beim Schalten. Es wurde gefunden, daß Bauelemente mit der neuen Emitterstruktur bei der Verlustleistung Verbesserungen um den Faktor 3 gegenüber bekannten Bauelementen zeigen, wobei die Verbesserungen bei den betriebssicheren Sperrspannungsbereichen über 10 % liegen.

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Die folgende Tabelle vergleicht die Merkmale bekannter Bauelemente mit Bauelementen gemäß der Erfindung

3auelement	fe	^Hfe	fe	S	^fcf	T	^BVCEO
	1A/5V	5A/5V	10A/SV	10A7^I-2A	250V		^ 10ma
							(Volt)
bekanntes	35	28	15.8	2.9	.4	91°	551
Steuerele						anstei
ment						gend
SIeue Emit	29	25	15	2.2	.1	33°	578
terstruk
tur

Obwohl verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Emitters mit zwei unterschiedlichen Dicken beschrieben sind, bei denen Diffusion verwendet wird, ist es ersichtlich, daß auch andere Verfahren anwendbar sind. Beispielsweise kann der dicke Abschnitt des Emitters durch Diffusion hergestellt werden, während die mittleren Abschnitte durch Ionenimplantation oder dergleichen hergestellt werden.

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Claims

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Patentanwälte DipL-Ing. W, Sch^iimsnn !)\ i«,i 'j^r."

7300 Essimgen ■:Neckar), W^r' ^rJc s=p Γ ~ ' ^r ^.-ij

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P atentansprü c he

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2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt einen Bereich (46) mit einer ersten Dicke und der zweite Abschnitt einen Bereich (42 , 44) mit einer zweiten Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke des ersten Bereiches.
3. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (74) jeweils im Bereich des ersten Abschnittes die Dicke null aufweist, so daß sich die Basisschicht (70) des Transistors bis an eine Oberfläche (72) des Transistors innerhalb des zweiten Ab™

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schnittes erstreckt, und daß jeweils eine diesen Bereich der Basisschicht (70) überdeckende Isolation (76) in dem zweiten Abschnitt (74) vorgesehen ist, durch die die Emitterelektrode (78) von dem Basisbereich an dieser Oberfläche (72) isoliert ist.
4. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode (78) in einem ohmschen Kontakt mit dem zweiten Abschnitt des Emitters (72) steht und einen isolierenden Abstand von dem ersten Abschnitt aufweist.
5. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des ersten Abschnittes (46) zwischen etwa 0,5 und 2 Mikrometern beträgt, während die Dicke des zweiten Abschnittes (44) zwischen 3 und 50 Mikrometern liegt.
6. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine interdigitale (kammartige) Basis- und Emitterstruktur aufweist, und daß ein äußerer, zweiter Abschnitt des Emitters, der einen inneren, ersten Abschnitt des Emitters mit einer ersten Dicke umgibt, eine zweite Dicke aufweist, die größer als die erste Dicke ist.
7. Transistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eine kammartige Gestalt mit einer Vielzahl von Emitterfingern aufweist, die von einem Rückenbereich ausgehen, und daß der äußere, zweite Abschnitt die Emitterfinger und den äußeren Bereich des Rückens umfaßt, während der innere erste Abschnitt (82) des Emitters sich in dem inneren Bereich des Rückens befindet (Fig. 8).

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8. Transistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (84) des Emitters in dem mittleren Bereich der Emitterfinger und dem Rückenbereich liegt und daß der äußere zweite Abschnitt des Emitters die äußere Peripherie der Emitterfinger und des Rückenbereiches umfaßt (Fig. 9).
9. Transistor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des ersten Abschnittes zwischen etwa 0,5 und 5 Mikrometern beträgt, während die Dicke des zweiten äußeren Abschnittes oberhalb von ungefähr 10 Mikrometern liegt.
10. Transistor nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des zweiten Abschnittes zwischen 10 und 20 Mikrometern liegt.

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