DE3102916C2

DE3102916C2 - Thyristor

Info

Publication number: DE3102916C2
Application number: DE19813102916
Authority: DE
Inventors: Kazuo Hagimura; Yoshiyuki Tokio/Tokyo Hirose; Kotaro Chofu Tokio/Tokyo Kato; Haruo Mori; Jun Ueda
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corp Oki Electric
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1986-04-03
Also published as: JPS56110263A; GB2070330A; GB2070330B; DE3102916A1; JPH0126190B2

Abstract

Eine Anoden-Elektrode (28), eine erste Halbleiterschicht (21) vom P-Typ, eine Halbleiterschicht (22) vom N-Typ und eine zweite Halbleiterschicht (23) vom P-Typ sind in der genannten Reihenfolge übereinandergeschichtet. In einer Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht (23) vom P-Typ sind in einem Abstand voneinander eine erste und eine zweite eindiffundierte N-Zone (24, 25) vorgesehen. Eine erste Gate-Isolierschicht (36) deckt die erste und die zweite eindiffundierte N-Zone (24, 25) und die zweite Halbleiterschicht vom P-Typ ab. Auf der ersten Gate-Isolierschicht (36) ist zwischen der ersten und der zweiten eindiffundierten N-Zone (24, 25) eine erste Gate-Elektrode (32) ausgebildet. Ein Widerstand (33) steht mit seinem einen Ende mit der ersten Gate-Elektrode (32) und mit seinem anderen Ende mit der zweiten Halbleiterschicht (23) vom P-Typ und der zweiten eindiffundierten N-Zone (25) in Verbindung. Stattdessen kann das andere Ende des Widerstands auch mit der ersten eindiffundierten N-Zone verbunden sein. Eine zweite Gate-Isolierschicht (35) ist über den Widerstand (33) und die erste Gate-Elektrode (32) gelegt. Eine zweite Gate-Elektrode (27) ist mit der zweiten Halbleiterschicht (23) vom P-Typ und mit der zweiten eindiffundierten N-Zone (25) verbunden. Eine dritte Gate-Elektrode (29) ist oberhalb der ersten Gate-Elektrode (32) auf der zweiten Gate-Isolierschicht (35) vorgesehen. Eine Kathoden-Elektrode (26) steht mit der ersten eindiffundierten N-Zone (24) in Verbindung. Der

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Thyristoren werden beispielsweise in Hochspannungssteuereinrichtungen verwendet. Ein gattungsgemäßer Thyristor gehört zum Inhalt einer als DE-OS 29 47 669 erschienenen älteren Patentanmeldung. Die genaue Ausgestal- so tung und die Eigenschaften dieses zum Stand der Technik gehörenden Bauelements sind nachstehend an Hand von F i g. 3 erläutert.

Die Steuer- oder Gate-Empfindlichkeit, die eine der Kenneigenschaften eines Thyristors ist, hängt von der Stärke des Steuer- oder Gate-Stroms ab, der erforderlich ist, um zwischen der Anode und Kathode des Thyristors einen Strom fließen zu lassen. Im Falle einer hohen Gate-Empfindlichkeit benötigt man somit nur einen kleinen Gate-Strom, um den Thyristor zu zünden oder einzuschalten, wohingegen bei einer kleinen Gate-Empfindlichkeit ein hoher Gate-Strom zur Zündung des Thyristors benötigt wird.

Die Gate-Empfindlichkeit kann man mit einem Nebenschlußwiderstand einstellen, der zum Abzweigen eines Teils des Gate-Stroms mit der Gate-Eiektrode und der Kathodenelektrode des Thyristors verbunden ist. Die Gate-Empfindlichkeit ist hoch, wenn der Nebenschlußwiderstand groß ist Umgekehrt ist die Gate-Empfindlichkeit niedrig, wenn der Nebenschiußwiderstand klein ist.

Eine andere Kenneigenschaft, die das Verhalten eines

Thyristors charakterisiert, ist die -^—Festigkeit. Dabei ist V die zwischen der Anode und Kathode anliegende Spannung. Wenn für eine sehr kurze Zeitperiode, beispielsweise in der Größenordnung von 1 μ£ oder weniger, eine Spannung zwischen die Anode und Kathode des Thyristors geiegt wird, bildet sich augenblicklich ein von der Anodenelektrode ausgehender und durch die Übergangsstellen des Thyristors gehender elektrischer Stromkreis aus, durch den ein transienter Strom fließt. Ein Teil dieses transienten Stroms fließt auch als Gate-Strom durch das Gate und die Kathode des Thyristors und versucht den Thyristor zu zünden, selbst wenn über die Gate-Elektrode ein normaler Gate-Strom nicht zugeführt wird.

Das Anlegen eirvsr Spannung mit einer extrem kurzen Anstiegszeit an die Kathode und Anode des Thyristors kann somit zu einer Fehloperation des Thyristors führen.

Um die erläuterte unerwünschte Erscheinung zu vermeiden, ist es erforderlich, den Wert des Nebenschlußwiderstands zwischen dem Gate und der Kathode herabzusetzen.

Die F i g. 1 und 2 zeigen jeweils einen herkömmlichen Thyristor mit einer eindiffundierten i'-Zone 1 bzw.9, die als Anodenzone wirkt, einer eindiffundierten P-Zone 3 bzw. 11, die als P-Gate-Zone wirkt, einer N-Zone 2 bzw. 10 sowie einer eindiffundierten N-Zone 4 bzw. eindiffundierten N-Zonen 12 und 13, die als Kathodenzonen wirken. Der Thyristor enthält ferner eine Anodenelektrode 7 bzw. 16, einen Anodenanschluß 7' bzw. 16', eine Kathodenelektrode 6 bzw. 14, einen Kathodenanschluß 6' bzw. 14', eine Steuer- oder Gate-Elektrode 5 bzw. 15, einen Steuer- oder Gate-Anschluß 5' bzw. 15', eine Isolierschicht 17 bzw. 19 und einen externen Nebenschlußwiderstand 8, der zwischen die Gate- und Kaihodenanschlüsse 5' und 6' geschaltet ist.

Bei dem in der F i g. 1 gezeigten Thyristor handelt es sich um ein übliches Thyristorelement, dessen Funktionsweise derart ist, daß nach dem Anlegen eines positiven Potentials an die Anodenelektrode 7 und eines demgegenüber negativen Potentials an die Kathodenelektrode 6 der Thyristor gezündet wird, wenn über die Gate-Elektrode 5 ein Strom zugeführt wird. Bei dem externen Widerstand 8 handelt es sich um einen Nebenschlußwiderstand, der zum Einstellen der Gate-Empfindlichkeit dient.

Erhöht man jedoch bei diesem üblichen Thyristor den Wert des Widerstands 8, um die Gate-Empfindlichkeit

dV
zu verbessern, nimmt die —τ—Festigkeit ab. Darüber

hinaus verursacht das Anlegen einer schnell ansteigenden Vorwärtsspannung an die Anschlüsse T und 6' die Erzeugung eines transienten Stroms, der durch den PN-

Übergang zwischen den Zonen 2 und 3 fließt und dabei als Gate-Strom wirkt, wodurch der Thyristor gezündet wird, selbst wenn kein Strom in den Gate-Anschluß 5' fließt. Um einen Thyristor mit einer hohen Gate-Emp-

dV
findlichkeit und gleichzeitig hohen -^—-Festigkeit zu schaffen, ist somit eine externe Schaltung erforderlich, die den Widerstand zwischen dem Gate-Anschluß 5' und dem Kathoden-Anschluß 6' nur dann vermindert, wenn zwischen die Anode und Kathode eine transiente Spannung gelegt wird. - . .

Die Fig.2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Thyristors mit kurzgeschlossenem Emitter. Hierbei sind die einen Nebenschtußwiderstand im Element darstellende P-Gate-Zone 11 und die N-Diffusionszone 13 durch die Kathodenelektrode 14 kurzgeschlossen. Da der Nebenschlußwiderstand den internen Widerstand in der P-Gate-Zone benutzt, ist es praktisch sehr schwierig, einen Widerstand von mehr als einigen Kiloohm

ehe der zweiten Halbleiterzone 54 im Bereich der Zone hohen Widerstandes zwischen den N-Diifusionszonen 55 und 56 eine N-Kanalschicht gebildet wird, die die N-Diffusionszonen 55 und 56 miteinander kurzschließt. Der von dem Substrat 68 zur zweiten Halbleiterzone 54 gerichtete transiente Strom fließt folglich von der zweiten Gate-Elektrode 62 durch die N-Diffusions/.one 56, dann durch die N-Kanalschicht und die N-Diffusionszone 55 zur Kathodenelektrode 58. Die Folge davon ist, daß die zweite Gate-Elektrode 62 und die Kathodenelektrode 58 kurzgeschlossen werden, so daß der Thyristor nicht zündet und demzufolge eine hohe

-^--Festigkeit zeigt.

is Da es möglich ist. die Lade- und Entladezeiten einer von der polykristallinen Siliciumelektrode 60 angesammelten Ladung durch den Widerstand 61 und die Kondensatoren C\ und Ci zu steuern, kann man den Thyristor so konstruieren, daß er nur bei einer schnell anstei-

auszubilden. Obgleich der in der Fig.2 gezeigte Thyri- 20 genden Eirrgangsspannung in der oben beschriebenen

. . dV ..... „, . Weise arbeitet, hingegen bei einer xn stationären Zu-

stor eine none —τ—-Festigkeit nat, ist er mit aem iNacn- , . _r ... . %,- , . . - -

df ^e stand befindlichen Gleichspannung ode» bei einer zwi-

tcil einer extrem geringen Gate-Empfindlichkeit behaf- sehen Anode und Kathode auftretenden WechselspanteL nung niedriger Frequenz, wie es normalerweise üblich

In der Fig. 3 ist ein gattungsgemäßer Thyristor dar- 25 ist, die oben beschriebene Arbeitsweise nicht ausführt, gestellt Dieser auch zur Ansteuerung mit Licht geeig- Wenn bomit beim Anlegen einer Spannung zwischen

Kathode und Anode normale Zustände aufreten oder erreicht sind, hat die erste Gate-Elektrode 60 das gleiche Potential wie die zweite Halbleiterzone 54, so daß es möglich ist, den Thyristor mit einer durch einen Nebenschlußwiderstand 67 bestimmten Gate-Empfindlichkeit

nete Thyristor wird vor allem in Integrierschaltungen eingesetzt und hat sowohl eine hohe Gate-Empfindlichkeil als auch eine hohe -j—-Festigkeit. Der gezeigte

zu zünden, und zwar z. B. dadurch, daß der Obergang zwischen den Schichten 54 und 68 mit Licht bestrahlt

wird.

Gate-Elektrode 59 sind über der zweiten Gate-Isolierschicht 63 durch Oberflächenverdrahtung miteinander verbunden. Durch das Potential der Oberflächenver-

Thyristor enthält in einem Substrat 68 vom N-Typ eine erste Halbleiterzone 53 vom P-Typ, die als Anodenzone wirkt, davon über eine Halbleiterzone vom N-Typ beabstandet eine zweite Halbleiterzone 54 vom P-Typ, die als P-Gate-Zone wirkt, eine ers'e N-Diffusionszone 55, 35 Der gattungsgemäße Thyristor hat einen monolithidie als Kathodenzone wirkt, eine zweite N-Diffusions- sehen Aufbau. Die Anodenelektrcde 57 und die dritte zone 56, zwischen der ersten N-Diffusionszone 55 und der zweiten N-Diffusionszone 56 eine einen hohen Widerstand aufweisende Zone, eine Anodenelektrode 57, einen Anodenanschluß 57', eine Kathodenelektrode 58, 40 drahtung wird unmittelbar darunter eine Verarmungseinen Kathodenanschluß 58', eine auf einer ersten Gate- schicht erzeugt, die zwischen der ersten und zweiten Isolierschicht an der Oberfläche der zweiten Halbleiter- Halbleiterzone 53 und 54 vom P-Typ Durchreich- oder zone 54 zwischen der ersten und der zweiten N-Diffu- Durchgreiferscheinungen hervorruft, so daß es notwensionszone (55,56) angeordnete erste Gate-Elektrode 60 dig ist, eine Halbisolatorschicht 64 vorzusehc-n. Da der aus polykristallinem Silicium, eine Widerstandszone 61, 45 in der F i g. 3 gezeigte Thyristor einen planaren Aufbau eine zweite Gate-Elektrode 62, über die die N-Diffusionszone 56 und die zweite Halbleiterzone 54 mit dem einen Ende der Widerstandszone 61 verbunden sind, eine zweite Gate-Isolierschicht 63 auf der Widerstandszone 61 und der ersten Gate-Elektrode 60 und darauf eine dritte Gate-Elektrode 59. Die dritte Gate-Elektrode 59 und tue erste Gate-Elektrode 60 bilden zwischen sich einen Kondensator Q, wohingegen die erste Gate-Elektrode 60 und die Zonen 54,55 und 56 zwischen sich einen Kondensator Ci bilden. Die erste N-Diffusionszone 55, die zweite N-Diffusionszone 56 und die erste Gate-Elektrode 60 wirken dabei als Source-Zone, Drain-Zone und Gate-Elektrode eines Metalloxidhalbleiler-Feldeffekttransistors (MOS-FET).

Wenn bei diesem Thyristor ein positives Potential an 60 der Anodenelektrode 57 liegt und dann ein demgegenüber negatives, schnell ansteigendes Potential an die Kathodenelektrode 58 gelegt wird, fließt ein transienter Strom durch den Übergang zwischen der zweiten Halbleiterzone 54 und ctem Substrat 68 vom N-Typ, und das 65 spiel eines nach der .Erfindung ausgebildeten Thyristors Potential der ersten Gate-Elektrode 60 steigt auf einen und

durch die Spannungsteilf-wirkung der Kondensatoren F i g. 4B ein Ersatzschaltbild des in der F i g. 4A darge-

C] und C₂ bestimmten Wert an, wobei auf der Oberflä- stellten Ausführungsbeispiels.

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hat, nimmt er eine große Elementfläche ein, und die Ausdehnung der Verarmungsschicht ist auf die Nähe der Oberfläche beschränkt, so daß es praktisch völlig unmöglich ist, eine Durchbruchsspannung von mehr als 500 V zu erreichen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor vorzusehen, der sich gleichzeitig durch geringe Abmessungen, eine hohe Durchbruchsspannung, eine hohe Gate-Empfindlichkeit

d V
und eine hohe —;—festigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Thyristor durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist in einem Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung soll im folgenden an Hsnrf der Fi g. 4A und 4B im einzelnen erläutert werden. Es zeigt F i g. 4A einen Querschnitt durch ein Ausführungsbei-

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgebildeten Thyristors vertikaler Bauart enthält unter Bezugnahme auf die F i g. 4A und 4B eine erste Halbleiterzone 21 vom P-Typ, im folgenden kurz als P-Zone 21 bezeichnet, die als Anoden-Zone wirkt und an einer mit einem Anodenanschluß 28' versehenen Anodenelektrode 28 angebracht ist, eine Halbleiterzone 22 vom N-Typ, kurz N-Zone 22, die auf der P-Zone 21 angeordnet ist, eine zweite Halbleiterzone 23 vom P-Typ, kurz P-Zone 23, die auf der N-Zone 22 angeordnet ist und als Gate- oder Steuer-Zone vom P-Typ wirkt, eine erste N-Diffusionszone 24, kurz N-Zone 24, die als Kathoden-Zone und Source-Zone eines MOS-FET wirkt und durch Diffusion in einen vorbestimmten Abschnitt einer Oberfläche der P-Zone 23 entstanden ist, und eine zweite N-Diffusionszone 25, kurz N-Zone 25, die als Drain-Zone des MOS-FET wirkt und durch Diffusion in einen anderen vorbestimmten Abschnitt der Oberfläche der P-Zone 23 entstanden ist, wobei sich dieser Abschnitt an einer Stelle befindet, die um eine vorbestimmte Strecke von der N-Zone 24 entfernt ist. Eine Isolierschicht 31 deckt einen vorbestimmten Teil der Oberfläche der P-Zone 23 ab, in die die N-Zonen 24 und 25 eindiffundiert sind. Derjenige Teil der Isolierschicht 31, der die Oberfläche der P-Zone 23 zwischen den N-Zonen 24 und 25 sowie Teile der Zonen 24 und 25 abdeckt, ist mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichnet und wird erste Gate-Isolierschicht 36 genannt. Eine erste Gate-Elektrode 32 oder polykristalline Siliciumelektrode 32 vom N-Typ, die als Gate-Elektrode des MOS-FET benutzt wird, ist auf der ersten Gate-Isolierschicht 36 zwischen den N-Zonen 24 und 25 angeordnet. Eine Widerslandszone 33, die ebenfalls aus polykristallinem Silicium vom N-Typ besteht, ist so angeordnet, daß sie in Berührung mit der polykristallinen Siliciumelektrode 32 auf der ersten Gate-Isolierschicht 36 steht, und eine zweite Gate-Isolierschicht 35 ist auf der polykristallinen Siliciumelektrode 32 und der Widerstandszone 33 angeordnet. Weiterhin befindet sich auf der zweiten Gate-Isolierschicht 35 eine dritte Gate-Elektrode 29, kurz Elektrode 29, und zwar oberhalb der polykristallinen Siliciumelektrode 32. Die Elektrode 29 ist mit einem Anschluß 29' verbunden, dem das gleiche Potential wie dem Anoden-Anschluß 28' aufgedrückt wird.

Eine zweite Gate-Elektrode 27 vom P-Typ ist auf der P-Zone 23 und der N-Zone 25 angeordnet und elektrisch mit einem P-Gate-Anschluß 27' verbunden. Die Widerstandszone oder der Widerstand 33 befindet sich auf der ersten Gaie-Isolierschicht 36 in einer solchen Position, daß e' die zweite Gate-Elektrode 27 vom P-Typ und die polykristalline Siliciumelektrode 32 elektrisch miteinander verbindet. Eine Kathodenelektrode 26 steht mit der eindiffundierten N-Zone 24 in Berührung und ist mit einem Kathodenanschluß 26' verbunden. Eine einen hohen Widerstand aufweisende Zone 37, kurz N-Schicht 37. ist unmittelbar unter der ersten Gate-Isolierschicht 36 zwischen den eindiffundierten N-Zonen 24 und 25 ausgebildet. Die hochohmige N-Schicht 37 kann man sehr leicht durch implantation einer Verunreinigung vom N-Typ in die Oberfläche der P-Zone 23 ausbilden.

Angesichts des erläuterten Aufbaus wird zwischen der Elektrode 29 und der polykristallinen Siliciumelektrode 32 ein Kondensator Q ausgebildet. Gleichermaßen wird zwischen der polykristallinen Süiciumeiektrode 32 und den Zonen 23, 24 und 25 ein Kondensator C₂ ausgebildet.
Legt man an den in der F i g. 4A dargestellten Thyristor eine schnell ansteigende Eingangsspannung mit einer Polarität, entsprechend der der Anoden-Anschluß 28' positiv und der Kathoden-Anschluß 26' negativ vorgespannt wird, und ist die aus dem Widerstand 33 und den Kondensatoren Ci und Ci bestimmte Zeitkonstante größer als die Anstiegs- oder Aufbauzeit dieser Spannung, steigt das Potential der polykristallinen Siliciumelektrode 32 bezüglich der Eingangsspannung auf einen Wert an, der durch das Verhältnis zwischen den Kondensatoren C\ und Ci bestimmt ist. Dadurch werden in der einen hohen Widerstand aufweisenden N-Schicht 37 Elektronen gesammelt, die den Widerstand dieser Schicht herabsetzen, und zwar mit dem Ergebnis, daß die N-Zonen 24 und 25 und damit die Zonen 24 und 23 im wesentlichen das gleiche Potential haben, wodurch eine Zündung oder ein Einschalten des Thyristors vermieden wird.

Wenn andererseits die Aufbau- oder Anstiegszeit der Spannung, die an den Anoden-AnschiuS 28' und den Kathoden-Anschluß 26' gelegt wird, größer als die Zeitkonstante ist, die durch den Widerstand 33 und die Kondensatoren C\ und C2 bestimmt ist, oder wenn es sich bei der angelegten Spannung um eine Gleichspannung handelt, steigt das Potential der polykristallinen Siliciumelektrode 32 angesichts der durch den Widerstand 33 und die Kondensatoren C\ und Ci bestimmten Zeitkonstanten nicht an, so daß diese Elektrode das gleiche Potential wie die P-Zone 23 hat. Aus diesem Grunde wird zwischen den N-Zonen 24 und 25 keine N-Inversionsschicht ausgebildet. Wenn folglich ein normaler Steuer- oder Gati-Strom durch den P-Gate-Anschluß 27' geleitet wird, wirkt die P-Zone 21 als Anoden-Zone, die N-Zone 22 als N-Gate, die P-Zone 23 als P-Gate und die eindiffundierte N-Zone 24 als Kathoden-Zone. Da die Steuer- oder Gate-Empfindlichkeit des Thyristors durch die einen hohen Widerstand aufweisende N-Schicht 37 bestimmt äst, besteht die .Möglichkeit, die Gate-Empfindlichkeit hoch zu machen.

Die oben erläuterte Funktionsweise soll im folgenden an Hand von konkreten Daten im einzelnen dargelegt werden. Es soll beispielshalber ein Fall betrachtet werden, bei dem eine an den Thyristor zwischen Anode und Kathode angelegte Spannung in einigen Mikrosekunden von 0 auf 500 V ansteigt und bei dem das Verhältnis zwischen den Kondensatoren C\ und Cj etwa 20 beträgt CC, =03 pF, C₂=IOpF) und der Widerstand 33 einen Wert von 10 ΜΩ hat. Die geteilte Spannung zwischen der Kathodenelektrode 26 und der polykristallinen Siliciumelektrode 32 nimmt dann einen Wert von etwa 20 V

so an, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Zeitkonstante aus dem Widerstand 33 und dem Kondensator d größer als die steile Aufbauzeit der Spannung ist. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen den N-Zonen 24 und 25 auf der Oberfläche der P-Zone 23 eine ausreichende N-Inversionsschicht auszubilden.

Wenn die Stärke der dem Kondensator Cj entsprechenden ersten Gate-Isolierschicht 36 etwa 0,1 μπι beträgt, hat die Schwellwertspannung, bei der die Erzeugung der N-Inversionsschicht beginnt, einen Wert von etwa 03 bis 1,5 V.

Die Widerstandskomponente der N-lnversionsschicht wird dadurch klein, daß eine die Schwellspannung überschreitende, ansteigende Spannung an die polykristalline Siliciumelektrode 32 gelegt wird. So ist es leicht möglich, die Widerstandskomponente von einigen zehn Ohm bis zu einigen Kiloohm mit der Spannung an der polykristallinen Siliciumelektrode 32 von einigen Volt bis zu einigen zehn Volt einzustellen, wenn die

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belegte Fläche und die Kanallänge des MOS-FET in geeigneter Weise ausgelegt oder konstruiert sind.

Eine Entladeschaltung mit dem Widerstand 33 und dem Kondensator Q auf der P-Zone 23 stellt eine hochempfindliche Schaltoperation des Thyristors; bei anliegender Gleichspannung oder anliegender Wechselspannung niedriger Frequenz sicher, so daß der al«; Einzelelement £srgestellte beschriebene Thyristor zum einen eine hohe Steuer- oder Gate-Empfindlichkeit und zum

anderen eine hohe —τ—-Festigkeit hat. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Durchbruchsspannungsfestigkeit des Thyristors in der Vorwärtsrichtung durch den PN-Übergang zwischen der N-Zone 22 und der P-Zone 23 sichergestellt, wohingegen die Durchbruchspannungsfestigkeit in der Rückwärts- oder Sperrichtung durch den PN-Übergang zwischen der P-Zone 21 und der N-Zone 22 gewährleistet wird. Da •eder PN-Uber^sn^ vorn Mesä'T^vn ist, ha*, die Ou^rchbruchspannungsfestigkeit einen hinreichend hohen Wert, wenn dem Anoden-Anschluß 28' und dem Kathoden-Anschluß 27' eine hohe Spannung in der einen oder anderen Richtung aufgedrückt wird. Ist der Thyristor in einer Metallpackung untergebracht, ist die Anode un- |

mittelbar auf der Packungsoberfläche ausgebildet, die 25 M

Massepotential führt, und das Potential der dritten Ga- |

te-Elektrode 29 ist auch auf das Massepotential ernied- $

rigt, und zwar mit dem Vorteil, daß es nicht notwendig f.

ist, die dritte Gate-Elektrode 29 mit der Anodenelektro- JJ

de 28 direkt zu verbinden, wodurch der Zusammenbau 30 |

erlek inert wird.

Angesichts des erläuterten Aufbaus des Thyristors hat das Thyristorelement eine extrem hohe Empfindlichkeit.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Widerstandszone 33 zwischen die polykristalline Siliciumelektrode 32 und die zweite Gate-Elektrode 27 ge- ' schaltet. Die gleiche Funktion und Wirkung erhält man aber auch, wenn die Widerstandszone 33 zwischen die Kathodcnelektrode 26 und die polykristalline Siliciumelektrode 32 geschallet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Thyristor enthaltend eine Anodenelektrode auf einer ersten Halbleiterzone vom P-Typ, eine an die erste Halbleiterzone vom P-Typ anschließende Halbleiterzone vom N-Typ, eine an die Halbleiterzone vom N-Typ anschließende zweite Halbleiterzone vom P-Typ, eine durch Diffusion in einer Oberfläche der zweiten Halbleiterzone vom P-Typ ausgebildete erste N-Diffusionszone, eine di.rch Diffusion in der Oberfläche der zweiten Halbleiterzone vom P-Typ ausgebildete zweite N-Diffusionszone, die in einem vorbestimmten Abstand von der ersten N-Diffusionszone angeordnet ist, eine erste Gate-lsolierschicht, die zwischen der ersten und der zweiten N-Diffusionszone auf der Oberfläche der zweiten Halbleiterzone vom P-Typ unter Abdeckung eines Teils der ersten und der zweiten N-Diffusionszone ausgebildet ist, eine erste Gate-Elektrode, die auf der Oberfläche der ersten Gate-isoiierschicht zwischen der ersten und der zweiten N-Diffusionszone angeordnet ist, eine zweite Gate-Elektrode, die in Berührung mit einer Oberfläche der zweiten Halbleiterzone vom P-Typ und mit einer Oberfläche der zweiten N-Diffusionszone steht, eine Kathodenelektrode, die in Berührung mit einer Oberfläche der ersten N-Diffusionszone steht, eine Widerstandzone, die auf der ersten Gate-Isolierschicht in einer solchen Weise vorgesehen ist, daß sie die erste Gate-Elektrode ma der zweiten Gate-Elektrode oder mit der Kathodenelektrode elek'risch verbindet, eine zweite Gate-Isolierschicht, die auf der Widerstandszone und der ersten Gate-Elek'-"ode aufgebracht ist, eine dritte Gate-Elektrode, die oberhalb der ersten Gate-Elektrode auf der zweiten Gatc-isoüerschicht angeordnet ist, und eine einen hohen Widerstand aufweisende Zone, die unmittelbar unter der ersten Gate-Isolierschicht zwischen der ersten und der zweiten N-Diffusionszone angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbleiterzone (21) vom P-Typ, die anschließende Haüv leiterzone (22) vom N-Typ und die zweite Halbleiterzone (23) vom P-Typ in der angegebenen Reihenfolge eine vertikale Schichtstruktur bilden.

2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen hohen Widerstand aufweisende Zone (37) eine eine geringe Verunreinigungskonzentration aufweisende eindiffundierte Zone vom N-Typ ist.