DE3239917A1 - Bipolares halbleiterbauelement - Google Patents

Bipolares halbleiterbauelement

Info

Publication number
DE3239917A1
DE3239917A1 DE19823239917 DE3239917A DE3239917A1 DE 3239917 A1 DE3239917 A1 DE 3239917A1 DE 19823239917 DE19823239917 DE 19823239917 DE 3239917 A DE3239917 A DE 3239917A DE 3239917 A1 DE3239917 A1 DE 3239917A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
area
region
injection
emitter
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19823239917
Other languages
English (en)
Inventor
Roman Efimovič Tomilino Moskovskaja oblast' Smoljanskij
Vladimir Avraamovič Ljubercy Moskovskaja oblast' Smoljanskij
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMOLJANSKIJ VLADIMIR AVRAAMOVIC
Original Assignee
SMOLJANSKIJ VLADIMIR AVRAAMOVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMOLJANSKIJ VLADIMIR AVRAAMOVIC filed Critical SMOLJANSKIJ VLADIMIR AVRAAMOVIC
Priority to DE19823239917 priority Critical patent/DE3239917A1/de
Publication of DE3239917A1 publication Critical patent/DE3239917A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1004Base region of bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0804Emitter regions of bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0821Collector regions of bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/732Vertical transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

  • BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauelemente und betrifft insbesondere bipolare Halbleiterbauelemente.
  • Die genannte Erfindung kann mit Erfolg zur Schaffung von bipolaren Siliziumhalbleiterbauelementen, die zur Kommutierung in Wechselstromkreisen vorgesehen sind, zur Srzeugung von bipolaren Impulsen mit steilen Flanken und zum Schutz. von Stromkreisen bei Stromüberlastungen angewendet werden.
  • Gegenwärtig tendiert die Entwicklung der bipolaren Halble iterbauelemente, beispielsweise von Sil iz ium-Iie istungstransitoren und -thyristoren, zur Schaffung von Bauelementen mit einer erweiterten Auswahl von Funktionaleigenschaften. Hierbei gelten als Kriterien der Effektivität derartiger Bauelemente auber der Gesamtheit der durch sie zu erfüllenden Funktionen diejenigen ihrer Kennwerte, wie. sie Schnellwirkung, elektrische Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, Rest spannung, Linearität der Stromspannungskennlinie im leitenden Zustand. Die Thyristoren (darunter auch die symmetrischen) gestatten es, eine Wechselspannung zu kommutieren, können aber erst in den Augenblicken eines Abfalls des Laststroms leicht abgeschaltet werden, während zu den anderen Zeitpunkten für deren Abschaltung komplizierte Einrichtungen notwendig sind, die Leistungsimpulse der Sperrspannung erzeugen. Die Thyristoren sind auch gegenüber den Transistoren durch einen höheren Wert der Restspaxinung im leitenden Zustand, durch niedrigere Werte der Schnellwirkung gekennzeichnet. Der Einsatz der üblichen Siliziumtransistoren in den Stromkreisen.mft wecnsender Spannung ist wegen eines niedrigen Wertes der Durchsohlagsspannung erschwert.
  • Es ist ein bipolares Halbleiterbauelement bekannt, das einen Siliziumtransistor mit einem epitaxial aufgewachsenden Emitter (s. z.B. "Neue Struktur eines Bipolartransistors", Zeitschrift "Elektronika", 1974, Nr. 3, S. 3 bis 6) darstellt, der zwei Gebiete gleichen beitungstyps enthält, deren eines als Kollektor- und deren anderes als Emittergebiet in Abhangigkeit von der Polarität der angelegten Spannung auftritt, ein zwischen ihnen liegendes Basisgebiet, ein Gebiet zur Isolierung des Kollektorgebietet vom Emittergebiet, das an der Peripherie des mindestens einen von diesen angeordnet und mit dem Baslsgebiet verbunden ist, zwei Kontaktzonen, deren eine im Kollektor- und deren andere im Emittergebiet liegt, eine isolierende Schutzschicht über dem Kollektor- oder dem Emittergebietund über einer entsprechenden Kontaktzone, die ein Kontaktfenster über dieser Kontakt zone aufweist, zwei meQallisierte Kontakte, deren jeder mit der entsprechenden Kontaktzone elektrisch verbunden ist, einen mit dem Basisgebiet elektrisch verbundenen aetallisierten Steuerkontakt enthält. Im vorliegenden Bauelement ist der metallisierte Steuerkontakt mit dem Gebiet zur Isolierung des Kollektorgebiets vom Emittergebiet Gekoppelt.
  • Beim bekannten Bauelement ist es aber unmöglich, einen gesperrten Zustand des Bauelementes bei einer wahlfreien Polarität der zwischen den metallisierten Leistungskontakten angelegten Spannung auf Grund dessen zu erhalten, daß der pn-Ubergang zwischen dem Kollektor- und dem Basisgebiet, der bei der einen Polarität der Spannung am Kollektorgebiet gesperrt ist, bei der anderen Polarität der Span nung leitend wird, wodurch ein Stromdurchfluß zwischen den metallisierten Kontakten ausgelöst wird, was seinerseits es nicht gestattet, das Bauelement bei Änderung der Polarität der angelegten Spannung abzusohalten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bipolares Halbleiterbauelement zu schaffen, das derartige Zusatzglieder aufweist, die es. gestatten, das-Bauelement unabhängig von der Polarität der angelegten Spannung abzuschalten.
  • Dies wird dadurch erreicht, daB in dem bipolaren Halbleiterbauelement, das zwei Gebiete des gleichen Leitungstyps, deren eines als Kollektorgebiet und deren anderes als Emittergebiet in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung dient, ein zwischen ihnen liegendes Basisgebiet, ein Gebiet zur Isolierung des Kollektor- gebiets gegen das Emittergebiet, das aa der Peripherie des mindestens.einen.von diesen liegt und mit dem Basisgebiet verbunden ist, zwei Kontaktzonen deren eine im Kollektor- und deren andere im Emittergebiet liegt, eine isolierende Schutzschicht über dem Kollektor- oder dem Emittergebiet und über der entsprechenden Kontaktzone, die ein Kontaktfenster über dieser Kontaktzone aufweist, zwei metallisierte Kontakte, deren jeder mit der entsprechenden Kontaktzone elektrisch verbunden ist, einen mit dem Basisgebiet elektrisch verbundenen metallisierten Steuerkontakt enthält, gemaß der Erfindung im Kollektorgebiet und/oder dem Einittergebiet mindestens ein Injektionsgebiet vorgesehen ist, dessen Leitungstyp dem des Bas.isgebiets entspricht und.das.von dem letzteren in einem Abstand von 1I>1> 12 liegt, worin 1I ein Abstand, der I bis 2 Diffusionslängen von Minoritätsladungsträgern desjenigen des Kollektor- bzw. des Emittergebiets beträgt, in dem das Injektionsgebiet liegt, 12 ein die.erforderliche Durchschlagsspannung zwischen. dem Injektions- und dem Basisgebiet sichernder Mindestabstand ist, in der isolierenden Schutzschicht ein über dem Injektionsgebiet liegendes'Kontaktfenster ausgeführt und der metallisierte.Steuerköntakt durch das Kontaktfenster mit dem Injektionsgebiet verbunden ist.
  • Es ist zweckmäßig, daß das bipolare Halbleiterbauelement im Falle einer Mehrzahl von Injektionsgabieten, deren eine im Kollektor- und deren andere im Emittergebiet liegen, steuernde Emittergebiete mit dem dem Leitungstyp der Injektionsgebiete entgegengesetzten Leitungstyp enthält, deren jedes' im entsprechenden Injektionsgebiet liegt und den Injektionsgebieten entsprechende Kontaktfenster in der isolierenden Schutzschicht über den Abschnitten der Injektionsgebiete und der steuernden Emittergebiete liegen.
  • Die genannte Erfindung gestattet es, das bipolare Halbleiterbauelement unabhängig von der Polarität der angelegten Spannung abzuschalten.
  • Die genannte Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand der beigelegten Zeichnungen weiter erläutert. Bs zeigt Fig. I eine Gesamtansicht eines erfindungsemäßen bipolaren Halbleiterbauelements im Querschnitt; Fig. 2 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen bipolaren Halbleiterbauelements im Falle einer Vielzahl von Injektionsgebieten mit steuernden Emittergebieten (im Querschnitt); Fig. 3 eine Ansicht eines Injektionsgebiets mit einem gesteuerten Emitterbereich mit einem zum Teil abgetragenen metallisierten Kontakt in Pfeilrichtung A nach Fig. 2 gemag der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße bipolare Halbleiterbauelement enthält zwei Gebiete I,2 (Fig.I), deren eines als Kollektor- und deren anderes als Emittergebiet in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung dient. Das Gebiet 1 ist beispielsweise aus einem Siliziumeinkristall mit einem n-Leitfähigkeftstyp und einer Dotierungskonzentration von ca. 0,5 bis 20.10 14 cm-3 und das Gebiet 2 aus dem gleichen Stoff durch.epitaxiales Aufwachsen erzeugt.
  • Das Basisgebiet 3 liegt zwischen den Gebieten I und 2 und ist durch Ionenimplantation des Gebiets 1. mit einer Akzeptorbeimiscllung vor dem epitaxialen Aufwachsen des Gebiets 2 hergestellt. Mit dem Basisgebiet 3 ist ein Gebiet 4 zur Isolierung des Kollektor- und des Emittergebiets I und 2 (2 und I) voneinander verbunden.
  • In den Gebieten 1,2 liegen Kontaktzonen 5 bzw. 6, die eine Dotierungskonzentration von beispielsweise Phosphor bis zu 1021 cm-3 aufweisen. Im Gebiet 2 liegt ein Injektionsgebiet 7, das einen Leitungstyp aufweist, der dem Leitungstyp- des Basisgebiets 3 entspricht. Das Gebiet 7 liegt vom Basisgebiet 3 in einem Abstand von 1I> 1 > 12, worin 1I eine I bis 2 Diffusionslängen von Minoritätsladungs trägern des Gebiets 2 gleicher Abstand, 12 ein die erforderliche Durchschlagsspannung zwischen dem Injektions- und dem Basisgebiet 7 bzw. 3 sichernder Mindestabstand ist. Über dem Gebiet 2, der Kontaktzone 6 und dem Gebiet 7 liegt eine isolierende Schutzschicht 8.
  • Die Schicht 8 hat Kontaktfenster 9 und 10 über der Zone 6 bzw. dem Gebiet 7.
  • Mit der Zone 5 und durch das Fenster 9 mit der Zone 6 sind metallisierte Kontakte II bzw. 12 verbunden. Mit dem Gebiet 7 ist durch das Fenster 10 ein metallisierter Steuerkontakt I3 gekoppelt. An den Kontakt II ist ein Lastwiderstand I4 mit seinem Anschluß I5 gelegt. An den Anschluß 16 des Widerstandes 14 und an den Kontakt I2 ist eine Speisequelle 17 geschaltet. An den Kontakt 13 ist ein Vorschaltwiderstand 18 mit seinem Anschluß 19 gelegt.
  • An den Anschluß 20 des Widerstandes 18 und an den Kontakt 12 ist eine Speisequelle 21 geschaltet..
  • Nach einer anderen Ausführungsform enthält das bipolare Halbleiterbauelement im Gebiet I gelegene Injektionsgebiete 22,23 (Fig,. 2) und im Gebiet 2 gelegene Injektionsgebiete 24,25.
  • Die Gebiete 22,23,24 und 25 liegen vom Basisgebiet 3 in einem Abstand von 11 1>12, worin 1I ein I bis 2 Diffusionslängen von Minoritätsladungsträgern des Gebiets I (für die Gebiete 22,23) und des Gebiets 2 (für die Gebiete 24,25)gleicher Abstand, 12 - ein die erforderliche Durchschlagsspannung zwischen dem entsprechenden der Gebiete 22,23,24,25 und dem Basisgebiet 3 sichernder Mindestabstand ist. In den Gebieten 22 und 24 liegen steuernde Emfttergebiete 26 bzw.27.
  • In der isolierenden Schutzschicht 8 des Gebiets 1 sind über der' Zone 5 ein Fenster 28, über dem Gebiet 23 ein Fenster 29 und über den Gebieten 26 und 22 (Fig. 2,3) ein Fenster 30 ausgeführt. Mit dem Gebiet 23 ist durch das Fenster 29 ein metallisierter Steuerkontakt 31 verbunden.
  • Mit den Gebieten 22 und.26 ist durch das Fenster 30 ein metallisierter Steuerkontakt 32 verbunden. In der isolierenden Schutzschicht 8 im Gebiet 2 ist über dem Gebiet 25 ein Fenster 33 und. über den Gebieten 24 und 27 ein Fenster 34 ausgeführt. Mit dem Gebiet 25 ist durch das Fenster 33 ein metallisierter Steuerkontakt 35 verbunden.
  • Mit den Gebieten 24 und 27 ist durch das Fenster 34 ein metallisierter Steuerkontakt 36 gekoppelt.
  • An die Kontakte 3I, 32 und 35 sind jeweils Vorschalt- widerstände 3?,38,39 mit ihren Anschlüssen 40,41,42 angeschlossen.
  • An den Anschluß 43 des Widerstandes 37 und an den Kontakt II ist ein Impulsgenerator 44 geschaltet. An den Anschluß 45 des Widerstandes 39 und an den Kontakt I2 ist ein Impulsgenerator 46 geschaltet. An den Kontakt 47 und an den Kontakt 36 ist eine Steuerspannungsquelle 48 geschaltet, die in Phase mit der Quelle I7 und deren Spannungswert unterhalb des Wertes der Spannung der Quelle I7 liegt.
  • Das bipolare Halbleiterbauelement arbeitet wie folgt.
  • In dem Augenblick der Zuführung der Sperrspannung von der Speisequelle 21 (Fig.I am Anschluß 20 des Vorschaitwiderstandes I8 ist das bipolare Halbleiterbauelement gesperrt. Hierbei wird bei der Zuführung einer positiven Spannung zum Kontakt II von der Quelle I7 diese Span.
  • nung durch denpn-Übergang zwischen dem Gebiet I und dem Basisgebiet 3 gesperrt. Bei der Zuführung einer negativen Spannung zum Kontakt II von der Quelle I7 wird diese Spannung durch den pn-Übergang zwischen dem Basisgebiet 3 und dem Gebiet 2 gesperrt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Verarmungszone im Gebiet 2 zwischen dem Gebiet 3 und dem Injektionsgebiet 4 ausweitet, wodurch sich eine Isolierstrecke zwischen ihnen ausbildet. Erfindungsgemäß ist der Abstand 1 zwischen den Gebieten 3 und . 7 größer als der Abstand 12 (1>12), worin 12 ein die erforderliche Durohschlagsspannung zwischen den Gebieten 3 und 7 sichernder Mindestabstand ist.
  • Im Augenblick der Zuführung der.Schaltspannung von der Speisequelle 2I am Anschluß 20 des Vorschaltwiderstandes I8 wird über seinen Anschluß 19 am Kontakt I3 eine Spannung eingespeist, die eine Minoritätsträgeringerinjektion aus dem Gebiet 7 in das Gebiet 2 auslöst. Der geringere Teil der Minoritätsladungsträger gelangt aus dem Gebiet 2 in die Kontaktzone 6, wo sie mit den Majoritätsladungsträgern rekombinieren. Der Großteil der Minoritätsladungsträger aus dem Gebiet V durchläuft aber das Gebiet 2 und wird im Gebiet 3 gesammelt. Dies ist durch den Abstand zwischen den Gebieten 3 und 7 bedingt, die gemäß der Erfindung durch die Beziehung 1 < 1I festgelegt wird, worin ii ein I bis 2 Diffusionslängen der, Minoritätsladungsträger des Gebiets 2 gleicher Abstand ist. Die Minoritätsladungsträger bewegen sich im Gebiet 3 zuerst in dessen Längsrichtung parallel zur Zone 6 in Richtung auf deren Mitte zu. Bei positiver Spannung am Kontakt II werden die Minoritätsladungsträger aus dem Gebiet 3 erneut in das Gebiet 2 in Richtung der Zone 6 injiziert und an der Grenze der Zone 6 mit dem Gebiet 2 gespeichert. Diese Speicherung ruft eine Injektion von Majoritätsladungsträgern aus der Zone 6 hervor, die sich durch das Gebiet 2 bewegen, das Gebiet 3 durchlaufen und durch das Gebiet I gesammelt werden. Bei der Zuführung der negativen Spannung am Kontakt II werden die Minoritätsladungsträger aus dem Gebiet 3 in das Gebiet I zur Zone 5 injiziert und an der Grenze der Zone 5 mit dem Gebiet I gespeicnert. Diese Speicherung von ihnen löst eine Injektion von Majoritätsladungsträgern durch die Zone 5 aus, die sich duron das Gebiet I bewegen, das Gebiet 3 durchlaufen und duron das Gebiet 2 gesammelt werden. Die gen-sten Bewegungsvorgänge der Majoritäts- und der Minoritätsladungsträger bedingen einen Stromdurchfluß von der Quelle I7 über das bipolare Halbleiterbauelement und den Lastwiderstand 14.
  • Wird.von der Quelle 2I keine Schaltspannung mehr zugeführt, so geht das bipolare Halbleiterbauelement in den gesperrten Zustand über was auf eine Einstellung der Einführung der Minoritätsladungsträger in das Basisgebiet 3 und auf die der Majoritätsträgerinjektion durch die Zonen 5 und 6 zurückzuführen ist.
  • Falls eine Impulsumschaltung des bipolaren Halbleiterbauelements in einen leitenden oder einen gesperrten Zustand erforderlich ist, arbeitet das letztere folgendermaßen.
  • Vor der Zuführung der Schaltspannung von der Quelle 44 (Fig..2,3) an den Anschluß 43 des Widerstandes 37 oder vom Generator 46 an den Anschluß 45 des Widerstandes 39 ist das bipolare Halbleiterbauelement gesperrt. Von der Quelle 48 fließt über den Anschluß 47 des Widerstandes 38 kein Strom, weil der Wert der Spannung der Quelle 17 den der Spannung der Quelle 48 übersteigt. Hierbei ist der durch das Injektionsgebiet 22 und das Gebiet I erzeugte pn-Übergang bei einer positiven Spannung an den Kontakten II und 32 und der durch das Inåektionsgebiet 24 und das Gebiet 2 erzeugte pn-Übergang bei einer positiven Spannung an den Kontakten I2 und 36 in Sperrichtung gepolt.
  • Im Augenblick der Zuführung der Schaltspannung von der Quelle 44 am Anschluß 43 des Widerstandes 37 oder von der Quelle 46 am Anschluß 45 des Widerstandes 39 geht das bipolare Halbleiterbauelement in den leitenden Zustand über und arbeitet ähnlich dem oben beschriebenen. Hierbei wird infolge einer Senkung der Spannung zwischen den Kontakten II und 12 bei der positiven Spannung am Kontakt II der durch die Gebiete 22 und I erzeugte, pn-Übergang leitend. Die durch das Gebiet 22 inJizierten Minoritätsladungsträger werden durch das Gebiet I in das Basisgebiet 3 transportiert. Aus dem Basisgebiet 3 werden die genannten Minoritätsladungsträger in das Gebiet 1 injiziert und durchlaufen es in Richtung des Injektionsgebiets. 24 und der Kontaktzone 6. Die durch das Gebiet 24 gesammelten Minoritätsladungsträger lösen eine Majoritätsträgerinjektion durch das steuernde Emittergebiet 27 aus, was eine Sättigung des Zwischenraumes zwischen den Gebieten 22 und 27 durch die Ladungsträger der beiden Sorten, eine Widerstandsabnahme in diesem Zwischenraum und die Entstehung eines stabilen Stromflusses zwischen den Kontakten 32 und 36 bewirkt. Die in Richtung der Kontaktzone 6 injizierten Minoritätsladungsträger lösen eine Injektion von Majoritätsladungsträgern durch die Zone. 6 aus, die sich durch das Gebiet 2 bewegen, das Basisgebiet.3 passieren und durch das Gebiet I gesammelt werden. Zur Aufrechterhaltung des entstandenen stabil leitenden Zustandes ist das Vorliegen einer Schaltspannung vom Generator 44 am Anschluß 43 des Widerstandes 37 oder der vom Generator 46 am Anschluß 45 des Widerstandes 39 im weiteren. niciit obligatorisch, weil die SchaLtspannung durch die Quelle 48 gewährleistet wird.
  • Bei negativer Spannung den Kontakten I2 und 36 arbeitet das bipolare Halbleiterbauelement ähnlich zum oben beschriebenen unter Berücksichtigung einer symmetrischen Anordnung der Gebiete I und 2, der Kontakt zonen 5 und 6, der Injektionsgebiete 22 und 24, der steuernden Emittergebiete 26 und 27.
  • Bei einer Vergrößerung des Verhältnisses zwischen dem durch die metallisierten Kontakte II,I2 und dem durch die Kontakte 32 und 36 fließenden Strom nimmt der Grad der Sättigung des Gebiets I durch die Minoritätsladungsträger im Falle der positiven Spannung an den Kontakten II und 32 ab und die Breite der Verarmungszone des pn-Überganges zwischen dem Gebiet I und dem Basisgebiet 3 zu, was zu einem Spannungsanstieg im Gebiet .I führt. Hierbei fällt der Strom der durch das Gebiet 22 injizierten Minoritätsladungsträger ab, und es findet ein Regenerationsvorgang der Abnahme des Stroms über die Kontakte II und 32 statt, der mit dem Übergang des bipolaren Halbleiterbauelements in einen stabilen gesperrten Zustand endet.
  • Im Falle der positiven Spannung an den Kontakten I2 und 36 arbeitet das bipolare Halbleiterbauelement. ähnlich zum beschriebenen unter Berücksichtigung der symmetrischen Anordnung der Gebiete I und 2, der Kontaktzonen 5 und 6, der Inåektionsgebiete 22 und 24 und der steuernden Emittergebiete 26 und 27.
  • Im Falle einer erzwungenen Abschaltung des bipolaren Halbleiterbauelements wird entweder die Spannung der Speisequelle 48 abgesenkt oder die Größe des Widerstandes 38 erhöht, was eine Abnahme des Stroms über den Anschluß 41 des Wider.tandes 38 bewirkt, der über die Kontakte 32 und 36 fließt. Hierbei vergrößert sich das Verhältnis zwischen dem über die metallisierten Kontakte 11 und I2 und dem über die Kontakte 32 und 36 fließenden Strom, und das bipolare Halbleiterbauelement geht. in den gesperrten Zustand in Analogie zum oben beschriebenen über.
  • Falls der Lastwiderstand I4 gegen.eine Stromüberlastung vorgegebenen Pegels geschützt werden muß, werden die Größe des Widerstandes -38 und die Spannung der. Speisequelle 48 in der Weise gewählt, daß der Ausschaltvorgang für das bipolare Halbleiterbauelement beim vorgegebenen Pegel des Stroms im Lastwiderstand 14 beginnt, während der Arbeitsstrom über den Lastwiderstand 14 unterhalb des vorgegebenen Pegels der Stromüberlastung mit Rücksicht auf für einen stabilen Betrieb erforderliche Reserven gewählt wird. Wenn hierbei eine Stromüberlastung auftritt, die dem vorgegebenen Pegel gleich ist oder diesen übertrifft, vergrößert sich das Verhältnis zwischen dem über die metallisierten Kontakte II,I2 und dem über die Kontakte 32, 36 fließenden Strom, und rias bipolare Halbleiterbauelement geht in den gesperrten Zustand in Analogie zum oben beschriebenen über.
  • Die genannte Erfindung gestattet es, das bipolare Halbleiterbauelement, die Speisequelle und den Lastwiderstand gegen Notetröme automatisch zu schützen. Leerseite

Claims (2)

  1. BIPOLARES HALBLEITERBAUELEMENT PATENTANSPRÜCHE: @Bi@@lares halbleiterhauelemen Öl; Bipolares Halbleiterbauelement, enthaltend: - zwei Gebiete gleichen Leitungstyps, - deren eines als Kollektorgebiet (I oder 2) und deren anderes als Emittergebiet (2 oder I) in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung dient, - ein zwischen ihnen liegendes Basisgebiet ( 3 - ein Gebiet ( .4 ) zur Isolierung des Kollektorgebiets (I oder 2.) gegen das Emittergebiet (2 oder 1 ), das an der Peripherie des mindestens einen von diesen liegt und mit dem Basisgebiet ( 3.) verbunden ist, - zwei Kontaktzonen (5, 6), deren eine im Kollektor-- und deren andere im Emittergebiet ( I bzw. 2 ) liegt, - eine isolierende Schutzschicht ( 8 ) über dem Kollektor- oder dem Emittergebiet ( I bzw. 2) und über der entsprechenden Kontaktzone ( 6 ), die ein Kontaktfenster (9) über dieser Kontaktzone ( 6 ) aufweist, -.zwei metallisierte Kontakte (II, I2), deren jeder mit der entsprechenden Kontaktzone (5, 6) elektrisch verbunden ist, - einen mit dem Basisgebiet ( 3 ) elektrisch verbundenen metallisierten Steuerkontakt (13), d a d u r c h g k e n n z e i c h n e t, daß - im Kollektorgebiet (I oder 2) und/oder dem Emittergebiet.(2 oder I) mindestens ein Injektionsgebiet ( 7 ) vorgesehen ist, dessen Leitungstyp dem des Basisgebiets (3) entspricht und das von dem letzteren in einem Abstand von 1, >1>12 liegt, worin 1I - ein Abstand, der I bis 2 diffusionslängen von Minoritätsladungsträgern desjenigen des Kollektor- bzw des Emittergebiets (1, 2) beträgt, in dem das Injektionsgebiet ( 7 ) liegt, 12 - ein die erforderliche Durchschlagsspannung zwischen dem lnjektionsgebiet ( 7 ) und dem Basisgebiet ( 3 ) sichernder Mindestabstand ist, - in der isolierenden Schutzschicht ( 8 ) ein über dem Injektionsgebiet ( 7 ) liegendes Kontaktfenster ( 10) ausgeführt und - der metallisierte Steuerkontakt ( 13) durch das Kontaktfenster ( 10) mit dem Injektionsgebiet ( 7 ) verbunden ist.
  2. 2. Bauelement nach Anspruch I, d a d u r c h g ek e n n z e i o h n.e t, daß es im Falle einer lEehrzahl von Injektionsgebieten (22, 23, 24, 25), deren eine im Kollektorgebiet (I oder 2) und deren andere im Emitter~ gebiet (2 oder 1 ) liegen, - steuernde Emittergebiete (26, 27) mit dem dem Leitungstyp der Injektionsgebiete (.22, 23, 24, 25) entgegengesetzten Leitungstyp enthält, deren jedes im entsprechenden Injektionsgabiet (22, 24) liegt, und - die den Injektionsgebieten (22, 24) entsprechenden Kontaktfenster (30, 34) in der isolierenden Schutzschicht ( 8 ) über den Abschnitten der Injektionsgebiete (22, 24) und der steuernden Emittergebiets (26, 27) liegen.
DE19823239917 1982-10-28 1982-10-28 Bipolares halbleiterbauelement Ceased DE3239917A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823239917 DE3239917A1 (de) 1982-10-28 1982-10-28 Bipolares halbleiterbauelement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823239917 DE3239917A1 (de) 1982-10-28 1982-10-28 Bipolares halbleiterbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3239917A1 true DE3239917A1 (de) 1984-05-03

Family

ID=6176795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823239917 Ceased DE3239917A1 (de) 1982-10-28 1982-10-28 Bipolares halbleiterbauelement

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3239917A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0201945A2 (de) * 1985-03-29 1986-11-20 Philips Electronics Uk Limited Halbleiteranordnungen mit Leitfähigkeitsmodulation

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1113031B (de) * 1956-06-01 1961-08-24 Gen Electric Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors
DE1213920B (de) * 1960-01-14 1966-04-07 Asea Ab Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1113031B (de) * 1956-06-01 1961-08-24 Gen Electric Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors
DE1213920B (de) * 1960-01-14 1966-04-07 Asea Ab Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Buch "Halbleiter-Technologie" P. Kästner, 1980, Würzburg, S. 81 u. 82 *
DE-ZS "Frequenz", Bd. 14, Nr. 1, 1960, S. 6 bis 10 *
US-Buch "SCR Manual General Electric", 5. Auflage, 1972, Syracnse N.Y., S. 13-16 *
US-ZS "Proc. IEEE" Bd. 53, Nr. 4, April 1965, S. 355 bis 369 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0201945A2 (de) * 1985-03-29 1986-11-20 Philips Electronics Uk Limited Halbleiteranordnungen mit Leitfähigkeitsmodulation
EP0201945A3 (en) * 1985-03-29 1988-12-07 Philips Electronic And Associated Industries Limited Semiconductor devices employing conductivity modulation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3011557C2 (de) Zweipoliger Überstromschutz
EP0118785B1 (de) Zweipoliger Überstromschutz
DE2727405A1 (de) Feldgesteuerter thyristor mit eingebettetem gitter
DE3024015A1 (de) Steuerbarer halbleiterschalter
DE2437428A1 (de) Schutzschaltung
DE3521079C2 (de)
DE1489937A1 (de) Halbleiterbauelement
EP0992069B1 (de) Halbleiter-strombegrenzer
DE1489894B2 (de) In zwei richtungen schaltbares halbleiterbauelement
DE19528998A1 (de) Bidirektionaler Halbleiterschalter und Verfahren zu seiner Steuerung
DE1464983C2 (de) in zwei Richtungen schaltbares und steuerbares Halbleiterbauelement
EP0649175A1 (de) Laterales IGBT-Bauteil mit schaltbarer Anodenstruktur
WO1998049762A1 (de) Vorrichtung zum begrenzen elektrischer wechselströme, insbesondere im kurzschlussfall
DE4310606C2 (de) GTO-Thyristoren
DE1213920B (de) Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps
EP0430133B1 (de) Leistungs-Halbleiterbauelement mit Emitterkurzschlüssen
DE3540433A1 (de) Integriertes mosfet-bauelement
DE3002897C2 (de) Thyristor
EP0249122B1 (de) Abschaltbares Leistungshalbleiterbauelement
DE3018499C2 (de)
DE2534703C3 (de) Abschaltbarer Thyristor
DE3239917A1 (de) Bipolares halbleiterbauelement
DE1197986B (de) Halbleiterbauelement mit mindestens vier Zonen abwechselnden Leitungstyps im Halbleiterkoerper
DE3230721A1 (de) Thyristor mit anschaltbaren stromquellen
DE4002040A1 (de) Rueckwaerts leitender abschaltthyristor

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection