DE3147075A1 - "halbleitergleichrichtereinrichtung" - Google Patents

"halbleitergleichrichtereinrichtung"

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DE3147075A1
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Bantval Jayant Clifton Park N.Y. Baliga
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Description

Halbleitergleichrichtereinrichtung
Beschreibung
Die Krf'induny betrifft Le.i.ütungs-Feldef lekthalbleitereinr i eh l UH(JOIi, und zwar insbesondere feldyesLeuerte Halbleitergleichrichter, die einen Feldeffekt-Steueraufbau haben, der monolithisch in den Gleichrichteraufbau integriert ist.
Für Leistungsschalteranwendungen, wie beispielsweise in elektrischen Anordnungen, wie es z. B. Motorantriebe und Stromversorgungseinrichtungen niedriger bis mittlerer Frequenz (o bis 2ooo Kz) sind, sind hohe Geschwindigkeit und niedrige Verlustleistung bei hohem Strom und hohen Spannungsniveaus wünschenswert. Einrichtungen nach dem Stande der Technik mit drei Anschlüssen, die dazu benutzt werden können, eine an eine Last abgegebene Leistung zu steuern, umfassen MOS-Feldeffekttransistoren und toryeüloultLc MOS-Thyristoren. Leiatungs-MOS-Feldeffekttransistoren gemäß dem Stande der Technik umfassen solche, wie sie in der am 7. Februar 1978 herausgegebenen US-Patent-
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schrift 4 ο72 975 von Ishitani und in der am 2o. Mutz T971J herausgegebenen US-Patentschrift 4 145 7o3 von Blanchard beschrieben sind. Typische Querschnitte von l..e i r. ti.iiK.jii-MoS-FET-Einrichtungen sind schematisch in den 1'1Uj. 1 und 2 dai gestellt, und ihre Betriebskenndaten sind in Fig. i vorauschaulicht. Diese Einrichtungen sind entweder unter Anwendung von Planardiffusionstechniken zur Ausbildung eines DMOS-Aufbaus 2o, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, oder durch Ätzen von V-Nuten zur Ausbildung eines VMOS-Aufbaus 21, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, hergestellt worden. In jedem FaI-Ie blockieren die Verbindungen 22, 23 zwischen den P-Basisbereichen 24, 25 und den N-Driftbereichen 26, 27 in Fig. 1 bzw. 2 beim Anlegen von positiven Spannungen am Drainanschluß den Stromfluß zwischen den Drainanschlüssen 28, 29 und den Sourceanschlü'ssen 3o, 31 bei NichtVorhandensein von Torvorspannungen. Das Anlegen einer genügend <\reißen positiven Torvorspannung mit Bezug auf den üourcoanscli lull führt zur Bildung einer Inversionsschicht 32, 33 vom n-Typ in den jeweiligen p-Basisbereichen unter de*n Torelektroden 34 bzw. 35. Diese Inversionsschicht ermöglicht eine Leitung des elektrischen Stroms von dem Drainanschluß zum Sourceanschluß, wodurch die in Fig. 3 gezeigten Vorwärtsleitungskenndaten hervorgebracht werden. Eine Erhöhung der Torvorspannung, d. h. von V„. bis zu V„.-, führt zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit der Inversionsschicht und ermöglicht infolgedessen das Fließen eines höheren Drainstroms I . Wenn negative Spannungen an den Drainanschluß angelegt sind, dann leitet die Einrichtung Strom wie eine vorwärts vorgespannte Diode mit p-n-Uberqangszone und kann den Stromfluß nicht sperren. Infolgedessen werden diese Einrichtungen nur mit an den Drainanschluß angelegten positiven Spannungen betrieben.
In MOSFET-Einrichtungen findet nur ein Majoritätsträger-(Elektronen)-Stromfluß zwischen dem Drain- und Sourcean-
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schluß statt. Dieser Stromfluß wird infolgedessen durch die Konzentration der Majoritätsträger (hier der Elektronen) in den Kanal- und Driftbereichen, welche deren Widerstand lies l" immt, beschränkt. Bei Einrichtungen, die für einen Betrieb bei mehr als 1oo V ausgelegt sind, wird der Widerstand des Driftbereichs groß, weil die Majoritätsträgerkonzentration im Driftbereich klein sein muß, und die Breite W des Driftbereichs muß groß sein, damit diese die Sperrspannungen der Einrichtung aushält. Aufgrund des hohen Widerstands des Driftbereiches müssen Hochspannungs-MOSFET-Einrichtungen bei niedrigen Stromdichten betrieben werden, damit sich niedrige Vorwärtsspannungsabfälle erge-
2 ben. Eine typische Betriebsstromdichte ist etwa 5o A/cm bei einem Vorwärtsspannungsabfall von 1,5 V bei einer Einrichtung, die in der Lage ist,bis zu 600 V zu sperren.
Trotz dieses Nachteils eines hohen Durchlaßwiderstands haben Leistungs-MOS-Feldeffekttransistoren den Vorteil, daß sie niedrigere Torsteuerleistungsniveaus erfordern als bipolare Transistoren, da das Torspannungssignal über einen isolierenden Film angelegt wird. In diesen Einrichtungen kann der Drainstrom auch dadurch abgeschaltet werden, daß man die Torspannung bis auf das Sourcepotential
oder Gitters absenkt. Dieses Abschalten mittels des Tors/kann mit einer höheren Stromverstärkung als bei bipolaren Transistoren erzielt werden.
Die andere Art der eingangs genannten Einrichtungen nach dem Stande der Technik ist der steuerbare MOS-Thyristor. Typische Einrichtungen dieser Art sind in der am 12. Juni 1974 veröffentlichten britischen Patentschrift 1 356 67o, in der am 14. August 1973 herausgegebenen US-Patentschrift 3 75 3 o55 von Yamashita et al. und in der am 2o. August 1974 herausgegebenen US-Patentschrift 3 831 187 von Neilson beschrieben. Ein torgesteuerter MOS-
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Thyristor ist ein pnpn-Thyristoraufbau, wie er schematise!! in den Fiy. 4 und 5 gezeigt ist und in dem ein regeneratives Einschalten durch Anlegen einer Spannung an ein MOS-Tor eingeleitet werden kann. In der Einrichtung 4o der Fig. 4 ist das MOS-Tor auf einer Oberfläche 41 ausgebildet, die sich von der N+ Kathode 42 durch die P-Basis 4'J in einen kleinen Teil der N-Basis 44 erstreckt. In der Hinrichtung 5o der Fig. 5 ist das MOS-Tor auf einer Oberfläche 51 ausgebildet> die sich entlang einer V-Nut b2 von di;r Ni- Kathode 53 durch die P-Hasj J v,y,r\\ i rli t S4 in dir N it.isis 55 erstreckt. Diese Einrichtungen sperren bei Niehlvorhandensein der Gittervorspannung einen Stroinfluß, wenn entweder eine positive oder eine negative Spannung an ihre» jeweilige Anode 45, 56 angelegt ist. Jedoch können die Einrichtungen bei positiven Anodenspannungen in den leitfähigen Betriebszustand getriggert werden, indem eine geeignete positive Spannung auf das jeweilige Tor 46, 57 gegeben wird. Wenn eine positive Torspannung angelegt wird, dann erzeugt das elektrische Feld über den Toroxidschichten 47, 58 eine Verarmung an Trägern in der p-Basis unter der Torelektrode. Infolgedessen erstreckt sich die Verarmungsbzw. Sperrschicht in der p~Basis dichter an den Ni KaLImdenbereich unter dem Tor. Dadurch wird die Dicke des η ich ι verarmten p-Basisbereichs des oberen NPN-Transislory unlci der Torelektrode vermindert und auf diese Weise dehnen Stromverstärkung erhöht. Es ist an sich bekannt, daß ein pnpn-Thyristoraufbau von einem Stromsperrzustand in einen Stromleitungszustand umschaltet, wenn die Summe der Stromverstärkungen der NPN- und des PNP-Transistoren, nämlich α- bzw. ot , Eins überschreitet. In dem torgesteuerten MOS-Thyristor nimmt, wenn die Torvorspannung erhöht wird, die Verstärkung des oberen NPN-Transistors zu, bis 06KJpn + 0^pnP Eins überschreitet. An dieser Stelle muß eine starke Ladungsträgerinjektion von der N+ Kathode in die p-Basis auftreten, damit die Einrichtung in den Durchlaßzusιond
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scha]Let. Das erfordert es, daß die N+ P-übergangszone um tnehr als o,5 V vorwärts vorgespannt wird. Wenn das einmal stattfindet, schaltet die Einrichtung in den leitenden Zustand um, und ein Wegnehmen der Torvorspannung bewirkt nicht, daß die Einrichtung in den Sperrzustand zurückkehrt, und zwar wegen der selbstunterhaltenden regenerativen Wirkung, die dem pnpn-Thyristoraufbau eigen ist. Infolgedessen haben diese Einrichtungen den Vorteil, daß sie nur eine niedrige Steuerleistung zum Einschalten des Thyristors über das MOS-Tor erfordern, jedoch besitzen sie nicht die I1TiIu(JkOIt dos Abgehaltene durch das Gitter. Infolgedessen muß oine solche Hinrichtung durch Umkehr der Anodenpolarität in ilen Hpcrr/.usLand zurückgebracht werden. Die Kenndaten der torgesteuerten MOS-Thyristoren sind in Fig. 6 gezeigt, woraus zu entnehmen ist, daß diese Einrichtungen eine negative Widerstandscharakteristik besitzen.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein feldeffektgesteuerter Gleichrichter hoher Stromkapazität zur Verfügung gesteilt worden, der sowohl eine Vorwärts- als auch eine RückwärtsperrFähigkeit und einen niedrigen VorwärtsSpannungsabfall hat, der mit einer kleinen Torspannung mit sehr niedrigem Strom ein- und ausgeschaltet werden kann und daher nur einen geringen Leistungsbedarf hat. Weiterhin soll eine Einrichtung zur Verfügung gestellt werden, die eine sehr höh ei Torabschaltverstärkung, eine hohe di/dt-Fähigkoit und eine hohe. dV/dt-Fähigkeit hat. Außerdem soll eine Einrichtung zur Verfügung gestellt werden, die ohne Beschädigung bei erhöhten Temperatur- und Strahlungsniveaus arbeiten kann.
Demgemäß wird mit der vorliegenden Erfindung eine monolithisch integrierte Kombination eines Gleichrichters mit einem Feldeffektsteueraufbau zur Steuerung des Ein-Aus-Zustands des Gleichrichters durch Hervorrufen eines Leit-
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fähigkeitskanals innerhalb eines Bereichs dos Gleichrichters zum Steuern des Ein-Aus-Zustands der pii-Uberyanyszonen innerhalb des Gleichrichters zur Verfügung yoslallt. Der Gleichrichter weist einen MehrschichtauFbau innorhaJb eines Iialbleitermaterialkorpers auf, der einen Kontakt auf einer Oberfläche des Körpers und einen anderen Kontakt auf einer anderen Oberfläche des Körpers besitzt. Der Feldeifektsteueraufbau induziert einen Leitf ähi qkei tskanu 1 clinch ein Element des Gleichrichters, so daß ein elektrisch leitender Weg hervorgerufen wird, der einen der Kontakte· mil einem zweiten Element des Gleichrichters verbindet.
Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung seien nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung, in denen gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematische Teilquerschnittsansichten von torgesteuerten Leistungs-MOS-Feldeffekttrans istören;
Fig. 3 eine graphische Darstellung der I·: i π r ich I uiiq:;-kenndaten der in den Fig. 1 und 2 schema tisch dargestellten Transistoren;
Fig. 4 und 5 schematische Teilquerschnittsansichten von torgesteuerten MOS-Thyristoren;
Fig. 6 eine graphische Darstellung von typischen Einrichtungskenndaten der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Thyristoren;
Fig. 7 eine perspektivische schematische TeMqnerschnittsansicht eines torgest.euert.en GJe ieh-
BAD
-χ-
richters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 bis 13 schematische Teilquerschnittsansichten von
alternativen Ausfuhrungsformen des torgesteuerten Gleichrichters gemäß der vorliegenden Erfindung;
!•'ig. 14 eine graphische Darstellung der L·: in rieht ungs kenndaten des torgesteuerten Gleichrichters nach der vorliegenden Erfindung; und
Flg. 15 eine graphische Vergleichsdarstellung von typischen Schaltwellenformen der Einrichtungen nach dem Stande der Technik und des torgesteuerten Gleichrichters nach der vorliegenden Erfindung.
Eine Form des grundsätzlichen Aufbaus einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 veranschaulicht.. Die Einrichtung 6o weist einen Körper 61 aus Halbleitermaterial, beispielsweise» Silicium, auf, in dein eine (TiiLo üch LchL 62 einer vorbestimmten Leitfähigkeitsarl, nämlich P in Fig. 7, und ein Basisbereich 63 von entgegengesetzter Leitfähigkeit, nämlich N in Fig. 7, enthalten ist. Die erste Schicht 62 kann durch Diffusion in den Körper hergestellt werden, so daß der Anoden-Basis-Aufbau der Einrichtung erzeugt wird, oder ein Körper der gewünschten Leitfähigkeitsart kann mit einer epitaxial darauf gewachsenen Schicht versehen sein, so daß die Zweischichtkombination entsteht. Eine Mehrzahl von Inseln 64, vorliegend von P-Leitfähigkeitsart, wird durch Diffusion oder eine andere geeignete Technik innerhalb der Schicht 63 im Abstand voneinander und angrenzend an die freie Oberfläche 65 des Körpers 61 erzeugt. Benachbart einer Insel 64 wird eine N+ Insel 66 innerhalb der Basisschicht 6 3 ausgebildet. Typische Dotierungsniveaus für die Schicht 6 3 vom N-
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Typ liegen im Bereich von 1o bis Io cm Träger des N-Typs; für die Anodenschicht 62 vom I'-Typ liegen dir Iy-
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pischen Dotierungskonzentrationen im Bereich von 1o bis 1o cm Träger des P-Typs; für die Inseln 64 vom l'-'l'yp sind typische Dotierungskonzentrationen 1o 1 bis Io cm ; und für die N+ Inseln 66 sind typische Dotierungskonzentrationen 1o bis 1o ° cm . Eine Schicht 67 aus dielektrischem Material wird über einem Teil der freien Oberfläche 65, welcher einen Teil der äußeren Oberfläche von benachbarten Inseln 64 und den Bereich der BasiaschichL 63, der die benachbarten Inseln 64 trennt, und zwar einschließlich der Inseln 66, umfaßt, ausgebildet. Llin Kontakt 68, 69 aus leitendem Material, wie z. B. aus Aluminium oder leitendem polykristallinem Silicium, wird über der dielektrischen Schicht 67 ausgebildet, wobei jetlei Kontakt einen Teil einer Insel 64 und einen Teil der Busisschicht 63 benachbart der insel 64 überlappt, um «.ils Torelektrode zu dienen. Eine Schicht 7o aus leitendem Material, wie beispielsweise Aluminium oder leitfähigem polykristallinem Silicium, wird über der Mitte jeder der Inseln 64 abgelagert, so daß ein ohm'scher Kontakt damit ausgebildet wird. Auf der Oberfläche 71 des Körpers 61 wird eine Schicht 72 aus leitfähigem Material, wie beispielsweise Aluminium oder leitfähigem polykristallinem Silicium, zur Ausbildung eines ohm'sehen Kontakts mit dci Schicht 62 abgelagert. Obwohl in Fig. 7 als oberes Oberflächenmuster der leitfähigen Kontakte 68, 69 und 7o Streifen dargestellt Bind, ist es für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß viele sich wiederholende geometrische Kontaktarmster angewandt werden können, wie beispielsweise schmale Kontakt-Anschlußfelder, die in engem Abstand voneinander auf der Oberfläche angeordnet sind. Die Einrichtung ist in hohem Maße ineinandergreifend, d. h., die Breite der einzelnen Streifen ist klein und die Gesamtzahl der Streifen groß. Das Muster wiederholt sich .in der Seiten-
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richtung, so daß es die gesamte Halbleitereinrichtung bedeckt. Jeder der leitfähigen Kontakte erstreckt sich auf einem seitlichen Rand der Einrichtung, wo bzw. wobei die Kontakte 68, 69 mit einer elektrischen Potentialquelle verbunden sind, während die Kontakte7o mit einer elektrischen Potentialquelle verbunden sind, die eine unterschiedliche Polarität gegenüber der Potentialquelle hat, die mit den Kontakten 68, 69 verbunden ist, und der Kontakt 72 ist mit einer elektrischen Potentialquelle verbunden, deren Polarität sich von derjenigen der mit den Kontakten 7o verbundenen Po tont ta !quelle unterscheidet.
Dio in i-'iij. 7 gezeigte Einrichtung weist d u> in Fig. 14 dargestellten lietriebskenndaten auf und arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise. Wenn der Kontakt 7o auf Massepotential ist und keine Vorspannung an der Torelektrode 68 anliegt, führen negative Spannungen, die am Kontakt 72 angelegt sind, zu keinem Stromfluß, weil die Übergangszone 73 in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist. Das ergibt die Fähigkeit des Sperrens in Rückwärtsrichtung. Wenn keine Vorspannung an die Torelektrode 68 angelegt ist, führt eine an den Kontakt 72 angelegte positive Spannung wiederum dazu", daß kein Stromfluß stattfindet, weil die l)lnM"'jün'j.s/.ono 74 in Rückwürtsri chi ung vorgespannt ist.. Du:; ergibt die Fähigkeit der Sperrung in Vorwärtsrichtung wie auch eine gewünschte Charakteristik einer normalerweise ausgeschalteten bzw. gesperrten Einrichtung. Wenn jedoch eine positive Vorspannung an der Torelektrode 68 anliegt, kann eine Inversionsschicht, die sich von dem ohm1sehen Kontakt 7o zu der N-Basis 63 erstreckt, unter dem Tor in der p-Basis im Bereich 78 der Insel 64 unmittelbar unter der Isolationsschicht 67 ausgebildet werden, und eine N-Anreicherungsschicht von Ladungsträgern kann in dem Bereich 79 der N-Basis 63 ausgebildet werden. Die Inversionsschicht vom N-Typ, die sich nun im Bereich 78 der P-Insel
8AD
64 befindet, und die Anreicherungsschicht im Uereirh VM der N-Basis verbinden nun den ohm'sehen Kontakt Io mil der Nf Insel 66 in der Mjttc? dor V, i η r i cli I uinj. Kinr .in den KonLakl. 72 ungelegte: positive Voi .spnnnnn<| liilnl nun zu einem Stromfluß von der P+ ScIij chi 62, dir u 1:.; rnir Anode funktioniert, zu der N+ Insel 66 und dann übrr die Anreicherungsschicht 79 vom N-*Typ und die J nvers ionsseh i ch t 78 vom N-Typ zu dem Kontakt 7o, der als eine Kathode funktioniert. Der Weg von der Schicht 62 zu der N+ Insel 66 funktioniert analog zu einer p-i-n-Diode, die bei 8o in Fig. 7 dargestellt ist, und der Eeldeffektsteuerbercich ist bei 81 umrandet. Die Leitfähigkeit des Stromwegs duich die N-Basis 63, zwischen der P+ Schicht 62 und dor Nt- I use I 66 wird moduliert (erhöht), und zwar durch den St rom I. luß aufgrund einer Injektion einer hohen Konzentration von Minoritätsträgern (vorliegenden von Löchern) von der Schicht 62 in die N-Basis 63. Da die Spannung über dir N-Basis 63 in der Vorwärts- und Rückwärtssperrbetriobsweisr gehalten wird, bestimmt die Breite W des Wegs zwischen der P+ Schicht 62 und der P-Insel 64 die maximalen Sperrspannungen. Für Hochspannungsbetriebsverhalten muß diese Breite erhöht werden. Der Leitfähigkeitsmodulationsfluß ist folglich sehr wichtig zum Erzielen eines niedrigen Vorwärtsspannungsabfalls bei hohen Vorwärtsstromdichten in Hochspannungseinrichtungen. Eine typische Vorwartsbetr ieb:;-
2
stromdichte ist etwa 5oo A/cm bei einem Vorwürtsspunnuiui:; ·■ abfall von 1,5 V bei einer Einrichtung, die bis zu 6oo V sperren kann. Wenne alle Leitfähigkeitsarten umgekehrt werden, können entsprechende Betriebs- bzw. Leistunqscliarakteristika bei an die leitfähigen Kontakte angelegten elektrischen Potentialen von entgegengesetzten Polaritäten erzielt werden.
Eine alternative Ausführungsform des torgesteuerten Gleichrichters nach der vorliegenden Erfindung ist schematisch in
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/ io.
1'1Iy. 8 gezeigt. Die Einrichtung 9o der Fig. 8 unterscheidet- :, ich vein derjenigen der Fig. 7 darin, daß die N+ Insel bb weygelatisen ist. Dieses Weglassen der insel Gb erfordert es, daß ein adäquates Potential an den Torkontakt 91 angelegt wird, um eine Anreicherungsschicht 99 unter der dielektrischen Schicht 67 zu erzeugen, damit ein Bereich von Trägern des N-Typs unter dem Tor erzeugt wird. Damit das mit dem niedrigsten Ausbreitungswiderstand im Weg des Stromflusses unter dem Tor erzielt wird, ist es erforderlich, daß sich ein Torkontakt 91 über die gesamte Breite des Torbereichs erstreckt, der die benachbarten Insein 6 4 verbindet. Ein Kontakt von geringerer Breite würde die erforderliche Anreicherungsschicht 99 von N-Trägern unter dem Tor erzeugen, welche die Punktion der N+ Inseln 66 ergeben, wenn ein adäquates Potential an das Tor angelegt ist. Dieses Abnehmen der C-itterf lache führt zu einer Abnahme der Gitterkapazität Wenn eine positive Vorspannung an das Tor des bei 93 hervorgehobenen Feldeffektsteueraufbaus angelegt wird, dann wird ein Dreischichtaufbau in dem Bereich ausgebildet, der durch das gestrichelte Rechteck 9 2 umrandet ist und als ein p-i-n-Aufbau funktioniert. Der Stromweg durch den Gleichrichter umfaßt die Schicht 62, den n-Basisbereich 94, die n-Anreicherungsschicht 99, eine Inversionsschicht 79 und den ohm1 sehen Kontakt 7o.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in Fig. 9 dargestellt. Die Einrichtung 1oo um-J'ulil einen P-Bereich 62, einen Basisbereich 94, P-Inseln 1o2 und eine Mehrzahl von N+ Inseln 1o1 innerhalb jeder der P-Inseln 1o2. In dieser Ausführungsform bilden die Inseln 1o1 eine Verbindung zwischen der Inversionsschicht in den Inseln 1o2 und dem leitfähigen Kontakt 7o. Zwei leitfähige Kontakte 1o7, die ein Paar bilden und durch einen Spalt 1o8 getrennt sind, sind auf der dielektrischen Schicht 67 so vorgesehen, daß sie einen Teil der Inseln 1o1, einen
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Bereich der Inseln 1o2 und einen Toil der Basis y4 überlappen. Das Anlegen einer positiven Torvorspannunq .in die Steuerelektrode 1o7 innerhalb der gestrichelten Umi andunq 1o3 erzeugt eine Anreicherungsschicht in dem N-13asi«bereich unmittelbar unter dem Tor, und eine .Inversionsschicht in der P-Insel 1o2 unmittelbar unter der dielektrischen Schicht 67, die sich von der N+ Insel 1o6 zu der N-Basis 9 4 erstreckt, vervollständigt den Stromweg von der N-Basis durch die P-Insel 1o2 zu der N+ Insel 1o1. Dieser Aufbau umfaßt einen parasitären p-n-p-n-Thyristor durch die Anode 62, die Basis 94, die P-Insel 1o2 und die K+ Inseln 1o1 in dem Bereich, der bei 1o6 umrandet ist. Um die gewünschte Einrichtungsleistungsfähigkeit dieser Einrichtung im Abschalten beim Wegnehmen der Torvorspannung zu erzielen, ist es sehr wichtig, daß der regenerative Rinschaltmechanismus in diesem parasitischen Thyristor unterdrückt ist.
Das kann erzielt werden, indem verhindert wird, daß die N+ Inseln 1o1 Elektronen in die jeweiligen P-Inseln 1o2 injizieren, wodurch infolgedessen die Auslösung des regenerativen Einschaltmechanismus des p-n-p-n-Thyristors verhindert wird. Die Unterdrückung der Injektion von Trägern ZYOÄ-^äeijriS^riÄSeirxi^^ ~
die N+ Inseln 1o1 mit einer kleinen seitlichen Abmessung L ausgebildet werden. Die seitliche Abmessung L der N+ Inseln 1o1 muß klein genug sein, so daß dann, wenn die Einrichtung Strom vom Kanal 78 zum Kathodenkontakt 7o leitol, die Vorwärtsvorspannung der Ubergangszonu 1o5 '/wischen den N+ Inseln 1o1 und der P-Insel 1o2 den Wert von o,'3 V η ich I überschreitet. Eine andere Technik, die zum Unterdrücken des regenerativen Einschaltens des p-n-p-n-Thyristors angewandt werden kann, ist die Einführung von Rekombinationszentren im p-Bereich 1o2 der N-Basis 94, so daß die Verstärkungsfaktoren 0^pn 111^00PNP vermindert werden. Rekoni-
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- γ-
bLnationszentren können durch Diffusion von Tiefniveauverunreinigungen, wie beispielsweise Gold, in das Substrat erzielt werden, oder durch Bestrahlung des Substrats mit Hochenergieteilchen, wie beispielsweise Elektronen.
Unterscheidende Merkmale zwischen einem torgesteuerten MOS-Thyristor, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, und der in Fig. 9 gezeigten Einrichtung nach der Erfindung, sind erstens, daß die Einrichtung nach der Erfindung N+ Bereiche lol von viel kleinerer sei. Ll icher Abmessung L. enthält, um dio Chcit \ik I er i:; I i k eier regenerativen Einschaltwirkung des t orcjesteuerten MOS-Thyristors zu verhindern. Zweitens fließt der Anodenstrom in dem Gitter-angereicherten Gleichrichter allein über den in der P-Insel Io2 ausgebildeten leitfähigen Kanal zum Kathodenkontakt 7o, wenn die Einrichtung Strom leitet, während der Strom des torgesteuerten MOS-Thyristors vertikal überall in der P-Insel 1o2 unterhalb der N+ Insel 1o1 fließt. Drittens kann der Anodenstrom in dem Gitter-angereicherten Gleichrichter durch Wegnehmen der Torspannung beendet werden, die zum Induzieren des leitenden Kanals in den P-Inseln 1o2 angelegt worden ist, während der Anodenstroin des torgesteuer ten MOS-Thyristors nach dem Wegnehmen der Torapantuimj aufgrund der selbstunterhaltenden Natur der regenerativen p-n-p-n-Thyristorwirkung weiterfließt. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Schwierigkeit der Ausführungsform der Fig. 8 durch Weglassen der N+ Inseln innerhalb der P-Inseln Io2 vermieden wird.
In der in Fig. 1o gezeigten alternativen Ausfuhrungsform sind N+ Inseln 111, welche die gesamte Breite zwischen benachbarten P-Inseln 114 und der N-Basis 113 füllen und auf einen Teil der P-Inseln übergreifen, in der N-Basis ausgebildet. Wenn eine positive Vorspannung an das Tor 115 angelegt wird, dann wird eine Inversionsschicht im Bereich
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der P-Inseln unmittelbar unter dem Tor erzeugt, und der SLromweq von der N4- Insel 111 zum Kathodenkont <ik I 1Hi wild vervollständigt, so daß dadurch die K j nr i chi i.m«i e i n<iesch.i I · LcL und ein .Stromfluß durch die p-i-n-1) i ode, die In1I 1I? um randet ist, sowie über die Inversionsschicht zum Kathodenkontakt 116 ermöglicht wird.
In der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform sind N+ !Inseln 125 zu den P-Inseln 124 der Einrichtung 12o hinzugefügt worden, welche Stromwege von der Inversionsschicht in den P-Inseln 124 zu dem leitfähigen Kontakt 116 bilden, wenn eine positive Vorspannung an die Elektrode 117 in der Torstruktur 118 angelegt wird, um die p-i-n-Diode 119 einzuschalten. Diese Ausfuhrungsform enthält auch den parasitischen p-n-p-n-Thyriator, der unter Bezugnahme auf die in I1Mt). l) «ley.e i Ί ι ι· Ausführungsform beschrieben worden ist. Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 9 erörtert wurde, muß der regenerative Einschaltmechanismus dieses parasitischen Thyristors dadurch unterdrückt werden, daß eine kleine seitliche Abmessung L für die N+ Inseln 125 aufrechterhalten wird, und daß Rekombinationszentren in den P-Inseln 124 und der N-Basiy 113 vorgesehen werden. Es sei darauf hingewiesen, daß in der Ausführungsform der Fig. 1o diese Schwierigkeit durch Weglassen der N+ Inseln innerhalb der P-Inseln 1o2 vermieden wird.
In der in Fig. 12 schematisch gezeigten Einrichtung 13o sind hochdotierte P+ Inseln 133 zu den P-Inseln 132 in <U-v N-Basis 131 hinzugefügt worden. Der Stromweg umfaßt die p-i-n-Diode 134, die erzeugt wird, wenn eine positive Vorspannung relativ zu dem leitfähigen Kontakt 137 an das Toi 136 in dem torgesteuerten Aufbau 135 angelegt wird, so daß eine Anreicherungsschicht unmittelbar unter der dielektrischen Schicht 67 erzeugt wird. In der P-Insel 132 wird zwischen der P+ Insel 133 und der N-Basis 131 eine Inversionsschicht erzeugt, so daß ein Stromfluß von der Anode zur Ka-
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1.11cjcit > (.!rnickj 1 i ch I. w j rd.
Ki.n weiterer alternativer Aufbau einer Einrichtung gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 13 gezeigt. Der für die Einrichtung 14o vorgesehene Körper aus Halbleitermaterial hat einen leichtdotierten N-Basisbereich 141 und eine stärker dotierten N-Bereich 142. Innerhalb des Basisbereichs sind P+ Inseln 143 benachbart einer freien Hauptoberfläche
144 des Körpers ausgebildet. P-Inseln 145 sind im N-Bereich 141 ausgebildet, und die N+ Inseln 15o sind in den P-Inseln
145 benachbart der anderen Hauptoberfläche 146 des Körpers ausgebildet. Bei einer gegebenen Vorwärtsleitfähigkeits-Stromdichte ergibt dieser Aufbau einen niedrigeren Vorwärts- :;pnmiuiuisaljfal ] in der Diode 152 als die vorher beschriebenen Auü I iilii uiujsl onaon IUr die gleiche Vorwärtsspe.rrf iihlcjkeit. Jedoch ist die Rückwärtssperrfähigkeit aufgrund der Verkürzung der Inseln 143 durch den leitfähigen Kontakt vermindert. Die Betriebskenndaten dieser Einrichtung entsprechen denjenigen der anderen Ausführungsformen, wenn eine Vorwärtsvorspannung angelegt ist. Wenn dagegen eine Rückwärtsvorspannung an den leitfähigen Kontakt 147 bei Nichtvorhandensein einer Vorspannung an der Torelektrode in dem torgesteuerten Aufbau 151 angelegt wird, wird eine wesentlich unterschiedliche Charakteristik, die bei 16o in Fig. 14 gezeigt ist, insofern erzeugt, als ein Durchschlag bei einer viel geringeren Rückwärtsvorspannung auftritt.
l) i u Betri ubakenndaten des torges Leuer ten Gleichrichters sind in Fig. 14 gezeigt. In dieser Einrichtung sperrt die Übergangszone 73 den Stromfluß, wenn negative Spannungen am Anodenkontakt 72 anliegen, so daß die Einrichtung eine Rückwärtssperrfähigkeit bis zu dem Niveau hat, bei dem ein Durchbruch erfolgt, wie bei 161 dargestellt. Wenn positive Spannungen am Anodenkontakt 72 anliegen, dann wird die Übergangszone 74 rückwärts vorgespannt und sperrt den Strom-
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fluß, so daß auf diese Weise eine Vorwärtssperrfähicjkoi I. beim NichtVorhandensein einer Torvorspannung erzielt wird, und zwar bis zu dem Niveau, an dem es zum Durchschlag kommt, wie bei 162 angedeutet. Wenn jedoch eine positive Vorspannung am Tor anliegt, wird ein Weg für den Strom erzeugt, so daß dieser von der Anodenübergangs zone 73 zum Kathodenkontakt 7o fließt und die Charakteristi ka erzen«)!/, die I Wv je do dor Torspannungen V,,., b j s V\.,. dargestellt yind. Hei ui< >
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Ben Torspannungen (V^.) ist die Leitfähigkeit, der Jnversionsschicht hoch, und die Einrichtung weist Charakter i st i ka auf, die diejenigen einer Diode mit pn-Übergangszone sind. In diesem Fall injiziert der P+ Bereich der Anode Minoritäl:«- träger in die N-Basis und moduliert (erhöht) die Leitfähigkeit der N-Basis stark. Infolgedessen kann die Einri chtuncj bei hohen Stromdichten (typischerweise 5oo A/cm ) mi L einem niedrigen Vorwärtsspannungsabfall (etwa 1,5 V) betrieben werden. Bei niedrigeren Torspannungen (V , V__, V) kann der
ο 1 Gz Gj
Stromfluß durch die Leitfähigkeit der Inversionsschicht begrenzt werden, wodurch die in Fig. 14 gezeigte Stromsättigung erzeugt wird. Diese Charakteristika der Kinrichlumj unterscheiden sicli von denjenigen der anderen Ki η r i ch Lungen nach dem Stande der Technik. Tm Vergleich mit dem MOS-FET kann der Gitter-angereicherte Gleichrichter aufgrund der Modulation der Leitfähigkeit der N-Basis durch den Anodenstromfluß mit viel höheren Stromdichten betrieben werden. Im Gegensatz zum MOSFET weisen diese Einrichtungen auch eine Rückwärtssperrfähigkeit auf. Verglichen mit dem torgesteuerten MOS-Thyristor unterscheidet sich der Gitter-angereicherte Gleichrichter durch das Nichtvorhandensein eines Bereichs negativen Widerstands in den Vorwärtscharakteristika. Dieser Bereich negativen Widerstands im Thyristor erwächst aus dem regenerativen Einschaltphänomen, das im Gitter-angereichtem Gleichrichter nicht vorhanden ist.
BAD
Jm Gegensatz zum torgesteuerten MOS-Thyristor tritt kein selbstunterhaltendes regeneratives Einschalten in der am Git-
angereicherten
tor Gleichrichtereinrichtvmg auf. Infolgedessen
hört, wenn die Torspannung auf das Kathodenpotential vermindorl wird, während die Einrichtung stromleiLend ist, die Inversionsschicht unter der Torelektrode auf zu existieren, und dcM Anodons L rom schalLul. sieh <ib. Dii^fu·:; Abueha I I cmi LritL in zwei Stufen auf. Zunächst wird der meiste Teil der injizierten gespeicherten Ladung in der N-Basis entfernt, und zwar mittels Stromfluß durch die Übergangszone 74 zur P-Region 145, bis sie rückwärts vorgespannt wird. Nachdem dieser Punkt erreicht ist, klingt der Rest der gespeicherten Minoritätsträgerladung durch Rekombination ab.
Ein Vergleich der Schalt- bzw. Umschaltcharakteristik des MOSFIiT, des torgesteuerten MOS-Thyristors und des Gitter-anaeroLoherten Gleichrichters sei anhand der Fig. 15 gegeben. Nach dieser Figur wird die Torspannung in allen drei Fällen, wie durch den verlauf 164 angedeutet, jeweils zum Zeitpunkt
(MiUHJHMIaILoL und jeweils zum Zeitpunkt L ausgesehal LeL. 'Zum Zeitpunkt t„ schaltet der MOSFET schnell aus, wie die Linie 165 zeigt, wobei die Dauer des Abschalt-Äusschwingvorgangs durch die Ladung der Torkapazität bestimmt wird. Jedoch fährt der gesteuerte MOS-Thyristor selbst dann, nachdem die Torspannung zum Zeitpunkt t„ auf Null vermindert worden ist, fort, Strom zu leiten, wie durch die Linie 166 angedeutet ist, weil der Stromfluß durch den inneren regenerativen Mechanismus in diesen Einrichtungen unterhalten wird.
angereicherte
Im Gegensatz hierzu schaltet der Gitter- Gleichrichter zum Zeitpunkt t~ ab, wie durch die Linie 167 angedeutet ist, weil die Inversionsschicht unter der Torelektrode zu i^xifil ic.»ri'M aufhört, wenn die Torspannunq auf Null vermindert wird, und dadurch wird der Stromflußwog zwischen dein Anodon- und Kathodonanschluß unterbrochen. In diesem Fall werden die MInoritatsträger, die durch die Anode in die N-Basis zum Mo-
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dulieren von deren Leitfähigkeit während der Vorwärtsstronileitung injiziert werden, mittels Leitung durch die Übergangszone 74 entfernt, bis diese umgekehrt vorgespannt wird, wie an der Stelle 168 angedeutet ist. Alle übrigen Minoritätsträger klingen dann durch Rekombination ab. J nfoJgccioi;-
angereicherte
sen schaltet der Gitter- ' · Gleichrichter wie dor MOMFi;1]' zum Zeitpunkt t„ ab, er tut das jedoch aufgrund der bipolaren Stromleitung langsamer. Es sei darauf hingewiesen, d.iii diese langsamere Schaltgeschwindigkeit dos Gj 1- tor-, innere id n-i ι > GJeichrich ters für viele Anwendungsl.'äl ] e , wie be i «;p i e I :;we ί se für Motorantriebe bzw. -Steuerungen, adäquat ist, während sein niedriger Vorwärtsspannungsabfall im VergJoich mil dein MOSFET ein Hauptvorteil ist, weil er die Verlustleistung vermindert und auf diese Weise den Leistungs-Umschaltwirkungsgrad verbessert. Andere Vorteile sind eine bessere Fähigkeit, Stromstöße zu führen bzw. auszuhalten, die Fähigkeit, bei höheren Temperaturen zu arbeiten, sowie eine Toleranz gegenüber erhöhten Strahlungsnivcaus, welche durch die Unterdrückung des regenerativen Kinschaltcms , wie oben beschrieben, ermöglicht werden.
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Claims (18)

  1. Patentansprüche
    Halbleitergleichrichtereinrichtung mit einem Körper aus Gleichrichtermaterial, gekennzeichnet durch einen innerhalb des Körpers (61) angeordneten Gleichrichter, und eine erste elektrisch leitfähige Einrichtung (72; 147), die in Kontakt mit einer ersten freien Oberfläche (71; 144) des Körpers ist, und eine zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (70; 116; 137; 149) aufweist, die in Kontakt mit einer zweiten freien Oberfläche (65; 146) des Körpers (61) ist; und eine Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 103; 118; 135; 151), die derart benachbart dem Gleichrichter anqconlnet ist, daß eine Steuerelektrode (68, 69; 91; 107; 115; 117; 136; 148) der Steuereinrichtung (81; 93; 103; 118; 135; 151) benachbart einem Bereich (63; 94; 113,131;
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    141) do;; G le ichr icli ters von einem Leitfähiykeitstyp zum Steuern des Kin-Aus-Zustands des Gleichrichters durch Induziu-ron eines Kanals (78; 79) entgegengesetzten Leitfähiqkeittyps durch den Bereich (6 3; 94; 113; 131; 141) des Gleichrichters angeordnet ist.
  2. 2. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter folgendes umfaßt: eine erste Schicht (62) des Körpers (61) aus Halbleitermaterial, die der ersten freien Oberfläche (71) des Körpers (61) benachbart ist und einen vorbestimmten Leit.fähigkeitstyp hat; eine zweite Schicht. (G-J; 94; 113; 131) des Körpers (61) aus lialbleiteriiui I im i <i I , die ami renzend an die erste Schicht (62) ungeordnet IhL und einen Leitfähigkeitstyp hat, welcher denjeniyen der ersten Schicht (62) entgegengesetzt ist; eine erste Insel (64; 1o2; 114; 124; 132), die innerhalb der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) im Abstand von der ersten Schicht (62) ausgebildet ist und den vorbestimmten einen Leitfähigkeitstyp hat; wobei die erste elektrisch leitfähige Einrichtung (72) in Kontakt mit einer freien Oberfläche (71) der ersten Schicht (62) ist; wobei ferner die zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (7o; 116; 137) in Kontakt mit einer freien Oberfläche (65) mit der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) ist; und eine dritte elektrisch leitfähige Einrichtung (68, 69; 91; 1o7; 1 1 r>; 117; 136), welche die Steuere- Lektrode der i; Louereinr ich Luntj (81; 93; 1o3; 118; 135) umfaßt oder ist.
  3. 3. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 118; 135) eine Torelektrode (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) umfaßt, die benachbart der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) des Gleichrichters zum Induzieren eines Kanals (78; 79) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps durch die erste Insel
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    (64; 1o2; 1.14; 124; 132) angeordnet ist; wobei die Torelektrode (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) von der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) durch eine Schicht (67) aus dielektrischem Material getrennt ist.
  4. 4. Ha]blei.tergleichrieht.erei nri chtunq nach Anspruch i, dadurch g e k e η η ζ e i c Ii η r I , d.iii die KcId elfektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 1.3!j) eine I1I i iu i cli I uiui (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) zum Erzeugen eines Kanals (78; 79) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps innerhalb der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) aufweist, der sich von der zweiten elektrisch leitfähigen Einrichtung (7o; 116; 137) zu der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) des Körpers (61) des Halbleitermaterials erstreckt, wenn ein Vorspannungssignal an die Torelektrode (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) angelegt ist.
  5. 5. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine zweite Insel (66; 111) aus llalbJeiAermaterial des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist,' die innerhalb der zweiten Schicht (63; 113) und unmittelbar benachbart der dielektrischen Schicht (67) angeordnet ist.
  6. 6. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Insel (111) auf die erste Insel (114; 124) auC-trifft bzw. in die erste Insel (114; 124) eindringt.
  7. 7. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß die Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 135) weiter eine Einrichtung (68, 69; 91; 1o7; 136) zum induzieren einer Anreicherungsschicht (79; ''9) des entije-
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    gongesetzten Leitfähigkeitstyps innerhalb der zweiten Schicht (6 3; 94; 131) und unmittelbar benachbart der dielektrischen Schicht (67) aufweist.
  8. 8. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine dritte Insel (1o1; 125) aus Halbleitermaterial des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufweist, die innerhalb der ersten Insel (1o2; 124) angeordnet ist und an die zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (7o; 116) angrenzt.
  9. 9. Halblei.tergleichrichtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß sie außerdem eine stark dotierte Insel (133) des vorbestimmten einen Leitfähigkeitstyps aufweist, die innerhalb der ersten Insel (124) angrenzend an die zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (116) angeordnet ist.
  10. 10. HuIbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 1, d α d u T' c h gekennzeichnet, daß der Körper (61) aus Halbleitermaterial eine erste Schicht (62; 142) hat, die an eine erste freie Fläche (71; 144) des Körpers (61) angrenzt, sowie eine zweite Schicht (63; 94; 113; 131; 141), die an eine zweite freie Fläche (65) des Körpers (61), welche entgegengesetzt der ersten freien Fläche (71; 144) ist, angrenzt und außerdem an die erste Schicht (63; 142) angrenzt; eine erste Insel (64; 1o2; 114; 124; 132; 145) innerhalb der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131; 141), die von der ersten Schicht (62; 142) im Abstand angeordnet ist und an die zweite freie Fläche (65; 14f>) des Körpers (61) angrenzt; wobei die D'eldeffektsteucroinric-litunc) (81; 93; 1o3; 118; 135; 151) einen leitenden Kanal (78; 79) innerhalb der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132; 145) benachbart der zweiten freien Fläche (67;
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    146) des KÖLpc-rs (61) bei. einem Anlogen vi ncs Steuersignals an die torgesteuerte liinriolit uruj (8 1; '»3; 1o3; 118; 135; 151) ausbildet; eine erste elok tri ycli leilfähige Einrichtung (72; 147) zur elektrischen KontakLbiL-dung mit der ersten Schicht (62; 142); eine zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (7o; 116; 137; 149) zur elektrischen Kontaktbildung mit der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132; 145); und eine dritte elektrisch leiLfähigu Einrichtung (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136; 148) zum Λπ1ο<μ>η des Steuersignals an die Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 118; 135; 151).
  11. 11. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die urslc Schicht (62) ein Halbleitermaterial eines voibest i mm Lon Leitfähigkeitstyps umfaßt bzw. aus einem solchen Halbleitermaterial, besteht; daß die zweite Schicht (63; 94; 113; UI) ein Halbleitermaterial eines Leitfähigkeitstyps, der demjenigen der ersten Schicht (62) entgegengesetzt ist, umfaßt bzw. aus einem solchen Halbleitermaterial besteht; daß die erste Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) einen Bereich von Halbleitermaterial des vorbestimmten einen Leitfähigkeitstyps innerhalb der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) umfaßt oder aus einem solchen Bereich von Halbleitermaterial besteht; und daß die Feldef fektsteuereinri cht uiuj (81; 93; 1o3; 118; 135) eine Feldeffekteinrichtumj zum Ausbilden eines Kanals (78; 79) des entgegengehet νΛ <μί I.ei I l.ihiii kc?itaty|.i£3 innerhalb der orslon Tnsoi (64; 1< >2; 1 1Λ ; 124; 132) benachbart dur Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 118; 135) umfaßt; wobei dieser Kanal (78; 79) die zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (7o; 116; 137) mit der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) verbindet.
  12. 12. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
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    die Feldeffektsteuereinrichtung (81; 93; 1o3; 118; 135) eine Schicht (67) aus dielektrischem Material umfaßt, welche die erste Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) teilweise überlagert und welche einen Torbereich der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) benachbart der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) überlagert; und daß die dritte elektrisch leitfähige Einrichtung (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) wenigstens einen Teil der Schicht (67) aus dielektrischem Material überlagert sowie die erste Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) Lei!weise überlagert und den Torbereich wenigstens teilweise überlagert.
  13. 13. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine zweite Insel (66; 111) aus Halbleitermaterial, welches mit Trägern des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps stark dotiert ist, aufweist, die benachbart der ersten Insel (64; 1o2; 114; 124) innerhalb des Torbereichs benachbart der Feldeffektsteuereinrichtung (81; 1o3; 118) angeordnet ist..
  14. M. Ha 11)1 ο i lerg lei cliricliteroinr j ch Lung nach Anspruch 1 ), dadurch gekennzeichnet, daß die zweite insel (66) aus Halbleitermaterial benachbart der ersten Insel (64) im Abstand von derselben bzw. von letzterer vorgesehen ist; und daß die Feldeffektsteuereinrichtung (81) weiter eine Einrichtung (68; 69) zum Ausbilden einer Anreicherungsschicht (79) von Stromträgern des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Kanal (78) und der zweiten Insel (66) aufweist.
  15. 15. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Insel (111) auf die erste Insel (114; 124) auftrifft
    BAD
    bzw. in die erste Insel (114; 124) eindringt , und daß dir FeldeffekLsteuereinrich Lung (118) eine einrichtung (IlΊ; 117) zum Induzieren i'inos Kanals dos ent gegciiges-uM/.I ι·η Leitfähigkeitstyps innerhalb der erst.cn Insel (114; 124), welcher die zweite elektrisch leitfähige einrichtung (1'Id) und die zweite Insel (111) miteinander verbindet, uuJ wuUi t
  16. 16. llalbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes aufweist: eine Mehrzahl der ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132), die im Abstand voneinander innerhalb der zweiten Schicht (63; 94; 113; 131) angrenzend an die zweite frei Fläche (65) des Körpers (61) angeordnet sind, wo- -bei sich jede der ersten Inseln (64; 1ο?.; 114; 124; 132) in einem Streifen längs einer vollen;Abmessung des Körpers (61) erstreckt; eine Mehrzahl der zweiten elektrisch leitfähigen Einrichtungen (7o; 116; 137), von denen sich jede in einem Streifen erstreckt, der jeweils einem Tei1 der ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132) benachbart und überlagert ist, wobei jede der zweiten elektrisch leitfähigen Einrichtungen (7o; 116; 137) mit einer gemeinsamen elektrischen Potentialquelle verbunden ist; eine Mehrzahl der Feldeffektsteuereinrichtungen (81; 93; 1o3; 118; 135), von denen jede jeweils einen Teil von einer ck-r ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132) überlagert, wobei jede der Feldeffektsteuereinrichtungen (81; 93; 1o3; 118; 135) eine aus einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Steuerelektroden (68, 69; 91;1o7; 115; 117; 136) aufweist., die mit einer gemeinsamen elektrischen Spanruinascruello verbunden sind; wobei ferner jede der Steuerelektrode (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) auf einem jeweiligen Streifen (67) aus einer Mehrzahl von Streifen (67) aus dielektrischem Material ausgebildet ist, die ihrerseits aiii der zweiten freien Fläche (65) des Körpers (61) ausgebildet sind und von denen sich jeder in einem wenigstens ei-
    BAD ORIGINAL
    non Teil eines jeweiligen Torbereichs aus einer Mehrzahl der Torbereiche überlagernden Streifen erstreckt; wobei außerdem jede der Steuerelektroden (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) einen Teil der jeweiligen Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) der ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132) benachbart einem dor Torbereiche überlagert.
  17. 17. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrisch leitfähige Einrichtung (72) eine Schicht aus Aluminium umfaßt oder ist, die auf der einen freien Fläche (71) des Körpers (61) ausgebildet ist; daß jede der zweiten elektrisch leitfähigen Einrichtungen (7o; 116; 137) einen Streifen aus Aluminium umfaßt oder ein solcher Streifen ist, der auf einer äußersten Oberfläche (65) einer jeweiligen Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) aus der Mehrzahl der ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132) ausgebildet ist; und daß die dritte elektrisch leitfähiue Uhu ieiit iiinj (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) einen Streifen aus Aluminium umfaßt oder ein solcher Streifen ist, der auf einer äußersten Oberfläche eines jeweiligen der Streifen (67) aus dielektrischem Material ausgebildet ist.
  18. 18. Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitfähige Einrichtung (72) eine Schicht aus leitendem polykristallinem Silicium umfaßt oder ist, die auf der einen freien Fläche (71) des Körpers (61) ausgebildet ist; daß jede der zweiten elektrisch leitfähigen Einrichtungen (7o; 116; 137) einen Streifen aus leitendem polykristallinem Silicium umfaßt oder ein solcher Streifen ist, der auf einer äußersten Oberfläche (65) einer jeweiligen Insel (64; 1o2; 114; 124; 132) aus der Mehrzahl der ersten Inseln (64; 1o2; 114; 124; 132) ausgebildet ist; und daß jede der dritten elektrisch leitfähigen Einrich-
    ßAD
    tungen (68, 69; 91; 1o7; 115; 117; 136) einen Streifen ,ms leitendem polykristallinem Silicium umfaßt oder ein solcher Streifen ist, der auf einer äußersten oberf h'iclie eine:; jeweiligen der Streifen (67) au κ ilielekli incliein M.ilci i.il ausgebildet ist.
    19, Halbleitergleichrichtereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper aus Halbleitermaterial einen ersten Bereich (141) eines vorbestimmten Leitfähigkeitstyps umfaßt, sowie einen zweiten Bereich (142), der relativ zu dem ersten Bereich (141) stark mit Trägern des vorbestimmten einen Leitfähigkeitstyps dotiert ist; eine erste Insel (143) von einem dem einen vorbestimmten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die benachbart zu einer ersten freien Fläche (144) des Körpers innerhalb des zweiten Bereichs (142) angeordnet ist; eine zweite JnseJ (141J) von dein enl gegengesetzten Leitfähigkeitstyp, die innerhalb des ersten Bereichs (141) im Abstand von dem zweiten Bereich (142) und angrenzend an eine zweite freie Fläche (146) des Körpers, welche zu der ersten freien Fläche (144) entgegengesetzt ist, angeordnet ist; eine erste elektrisch leitfähige Einrichtung (147), die sich in Berührung mit der einen freien Fläche (144) des Körpers befindet; eine zweite elektrisch leitfähige Einrichtung (149), die sich in Berührung mit der zweiten Insel (145) befindet; und wobei die Feldeffektsteuereinrichtung (151) einen Kanal des vorbestimmten einen Leitfähigkeitstyps in der zweiten Insel (145) induziert, der der Feldeffektsteuereinrichtung (151) benachbart ist und sich von der zweiten leitfähigen Hinrichtung (149) zu dem ersten Bereich (141) erstreckt, wenn ein Feldeffektsteuersignal an der Feldeffektsteuereinrichtung (151) anliegt.
    BAD ORIGINAL
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