DE3732210A1

DE3732210A1 - Asymmetric thyristor

Info

Publication number: DE3732210A1
Application number: DE19873732210
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Voss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1989-04-13

Abstract

The blocking properties of asymmetric thyristors which block on one side are improved by means of shortcircuits on the anode side and cathode side. However, these shortcircuits on both sides can lead to recovery failure. In order to avoid this and to ensure both favourable turn-on propagation and a short recovery time, it is proposed to connect a diode (17), for example a Schottky diode, and a capacitor (16) in parallel between the gate electrode (13) and the cathode electrode (7) of the asymmetric thyristor. This results in it being possible to reduce the shunt effect of the diode (17) to a level which is determined by the desired, permissible off-state currents. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen asymmetrischen Thyristor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an asymmetrical thyristor the preamble of claim 1.

Ein solcher Halbleiterkörper ist von R.A. Kokosa und B.R. Tuft in IEEE Transactions on Elektron Devices, Vol. ED-17, 9, 1970 auf den Seiten 667 bis 672 beschrieben worden. Fig. 3 dieser Veröffentlichung zeigt den Querschnitt eines solchen asymmetri schen Thyristors. Dieser asymmetrische Thyristor weist sowohl katoden- als auch anodenseitige Kurzschlüsse auf.Such a semiconductor body is from R.A. Kokosa and B.R. Tuft in IEEE Transactions on Elektron Devices, Vol. ED-17, 9, 1970 on pages 667 to 672. Fig. 3 this Publication shows the cross section of such asymmetry thyristors. This asymmetrical thyristor has both Short-circuits on the cathode and anode side.

Mit den anodenseitigen Kurzschlüssen kann verhindert werden, daß der pnp-Transistorteil des asymmetrischen Thyristors den durch die thermische Anregung der Ladungsträger erzeugten Strom verstärkt. Das Ausschalten der anodenseitigen Verstär kung hat niedrige Sperrstromniveaus und damit hohe mögliche Betriebstemperaturen zur Folge.The anode-side short-circuits can prevent that the pnp transistor part of the asymmetrical thyristor generated by the thermal excitation of the charge carriers Electricity boosted. Switching off the anode-side ampl kung has low reverse current levels and therefore high possible ones Operating temperatures result.

Es hat sich bei einem solchen asymmetrischen Thyristor gezeigt, daß gegenüber asymmetrischen Thyristoren, die nur kathodenseitig mit Kurzschlüssen versehen sind, eine höhere Nullkippspannung zu erreichen ist.It has been shown in such an asymmetrical thyristor that that compared to asymmetrical thyristors that are only on the cathode side are short-circuited, a higher zero breakover voltage can be reached.

Die Kombination von anoden- und kathodenseitigen Kurzschlüssen haben aber andererseits in dem beschriebenen Thyristorhalbleiter körper den Nachteil, daß sich das Zünd- und das Freiwerdeverhal ten verschlechtert.The combination of anode and cathode short circuits but have on the other hand in the described thyristor semiconductor body the disadvantage that the ignition and release behavior worsened.

Durch das Einfügen der anodenseitigen Kurzschlüsse in den Halbleiterkörper entstehen lokale p⁺nn⁺-Diodenbereiche, die bei der Kommutierung - also beim Auftreten einer negativen Ano denspannung - in Durchlaßrichtung gepolt sind. Dies führt zur Injektion von Ladungsträgern in den Halbleiterkörper. Diese Ladungsträger können dann beim Anstieg der positiven Spannung zum Freiwerdeversagen führen. Der Thyristor wird nicht mehr frei, d. h. er übernimmt keine Spannung mehr. Aus diesem Grunde werden asymmetrische Thyristoren heute ohne Anodenkurzschlüsse hergestellt.By inserting the anode-side short circuits in the semiconductor body local p⁺nn⁺ diodes areas arise that during commutation - are forward-biased - ie denspannung the occurrence of a negative Ano. This leads to the injection of charge carriers into the semiconductor body. These charge carriers can then lead to failure to release when the positive voltage increases. The thyristor is no longer free, ie it no longer takes on voltage. For this reason, asymmetrical thyristors are now manufactured without anode short circuits.

Die Probleme des Nichtfreiwerdens von Thyristoren mit Anoden kurzschluß lassen sich vermeiden, wenn man den asymmetrischen Thyristor ähnlich wie einen GTO-Thyristor aufbaut und ihn auch ähnlich ansteuert. D.h., daß die n-Emitterfinger schmal ausge bildet werden und an die Gate-Elektrode zum Abschalten ein ne gativer Impuls angelegt wird. Der Aufwand und damit die Kosten für die Ansteuerung des GTO-Thyristors und die geringe Flächen ausnutzung sind für einen normalen asymmetrischen Thyristor ein gravierender Nachteil.The problems of not getting rid of thyristors with anodes Short circuits can be avoided if you consider the asymmetrical Builds a thyristor similar to a GTO thyristor and it too similarly controlled. This means that the n-emitter fingers are narrow be formed and connected to the gate electrode to turn off a ne negative impulse is applied. The effort and therefore the costs for the control of the GTO thyristor and the small areas utilization are for a normal asymmetrical thyristor serious disadvantage.

In der DE-OS 28 01 722 ist aber eine Ansteuerung zum Herabsetzen der Freiwerdezeit von Thyristoren beschrieben, die nur einen ge ringen Aufwand bedingt. Der dort beschriebene Thyristor besitzt die bekannte Amplifiying-Gate-Struktur, wobei auch die Hilfsemit terelektrode einen Anschluß aufweist. Zwischen Hilfsemitterelek trode und Kathodenelektrode ist eine Parallelschaltung eines Kon densators und einer Diode mit in Reihe geschaltetem Widerstand geschaltet. Die Diode ist gleichsinnig zum pn-Übergang der ka thodenseitigen Basiszone und der Kathodenzone geschaltet. Wich tig für die Funktion der Anordnung ist, daß die Diode eine kleinere Schwellspannung besitzt als der genannte pn-Übergang des Thyristors.In DE-OS 28 01 722, however, there is a control for reducing the free time of thyristors described, the only one ge wrestle effort. The thyristor described there has the well-known amplifying gate structure, with the auxiliary terelectrode has a connection. Between auxiliary emitter el trode and cathode electrode is a parallel connection of a Kon capacitors and a diode with a series resistor switched. The diode is in the same direction as the pn junction of the ka connected the base side and the cathode zone. Wich tig for the function of the arrangement is that the diode has a lower threshold voltage than the pn junction mentioned of the thyristor.

Diese Anordnung erzeugt aus dem Kommutierungsstrom des Thy ristors eine negative Vorspannung für die Hilfsemitterelektro de. Die Freiwerdezeit des Thyristors wird um so mehr verkürzt, je mehr der Kondensator aufgeladen werden kann.This arrangement generates from the Thy commutation current ristors a negative bias for the auxiliary emitter electro de. The free time of the thyristor is shortened the more the more the capacitor can be charged.

In der DE-OS 28 01 722 sind nur die kathodenseitigen Zonen ei nes Thyristors mit dazugehöriger Beschaltung, bestehend aus Kondensator und Diode mit in Reihe geschaltetem Widerstand be schrieben (vgl. Fig. 1). Sowohl von der Ausgestaltung der ano denseitigen Zonen als auch von einem asymmetrischen Thyristor ist in dieser Druckschrift nicht die Rede. So ist in der DE- OS 28 01 722 auch kein asymmetrischer Thyristor erwähnt, der zur Verbesserung seiner Sperreigenschaften mit anodenseitigen Kurzschlußlöchern versehen ist. Die Probleme, die bei einem asymmetrischen Thyristor mit anodenseitigen Kurzschlußlöchern auftreten und wie diese gelöst werden können ist in dieser Veröffentlichung nicht dargestellt.In DE-OS 28 01 722, only the cathode-side zones of a thyristor with associated circuitry, consisting of a capacitor and a diode with a resistor connected in series, are written (see FIG. 1). Neither the design of the ano-side zones nor an asymmetrical thyristor is mentioned in this document. Thus, in DE-OS 28 01 722 there is also no mention of an asymmetrical thyristor which is provided with short-circuit holes on the anode side in order to improve its blocking properties. The problems that occur with an asymmetrical thyristor with short-circuit holes on the anode side and how these can be solved are not described in this publication.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen asymmetrischen Thyristor mit hoher du/dt-Festigkeit, hoher maximaler Betriebs temperatur und einem guten Freiwerdehalten bei günstiger Zünd ausbreitung zu schaffen.The invention has for its object an asymmetrical Thyristor with high dv / dt strength, high maximum operation temperature and a good clearance with favorable ignition to create spread.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved.

Die Diode stellt einen gleichrichtenden Nebenschluß für den n-Emitter dar. Der der Diode parallel geschaltete Kondensator dient als Speicher negativer Ladung, die die Verringerung der Freiwerdezeit und die hohe du/dt-Festigkeit bewirkt.The diode provides a rectifying shunt for the n-emitter. The capacitor connected in parallel with the diode serves as a negative charge storage, reducing the charge Free time and the high du / dt strength.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.Further developments of the invention are the subject of the Unteran claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie len in Verbindung mit Figuren näher erläutert.The invention is described below with reference to exemplary embodiments len explained in connection with figures.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Einen Schnitt durch einen bekannten asymmetrischen Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der anoden- und katodenseitige Kurzschlüsse aufweist, Fig. 1 is a section through a known asymmetric thyristor having a semiconductor body comprising the anode and cathode-side shorts,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines er findungsgemäßen asymmetrischen Thyristors mit einem Halbleiterkörper, der anodenseitige Kurzschlußlöcher aufweist und katodenseitig mit einem Kondensator und und einer Diode beschaltet ist,Has FIG. 2 is a section through an embodiment of he inventive asymmetric thyristor with a semiconductor body, the anode-side short-circuit the cathode side holes and is wired with a capacitor and a diode and,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen asymmetrischen Thyristor mit antiparalleler Diode, Fig. 3 is an asymmetrical thyristor according to the invention with anti-parallel diode,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen asymmetrischen Thyristor mit in Reihe geschalteter Diode, Fig. 4 is an asymmetrical thyristor according to the invention with series-connected diode,

Fig. 5 Strom- und Spannungsverlauf nach Fig. 3, und Fig. 5 current and voltage curve according to Fig. 3, and

Fig. 6 Strom- und Spannungsverlauf zu Fig. 4. Fig. 6 current and voltage waveforms to Fig. 4.

Der in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte bekannte asymmetrische Thyristor hat einen Halbleiterkörper, der eine n-dotierte Basis zone aufweist. Diese Basiszone besteht aus einer stark dotier ten Schicht 2 und einer schwächer dotierten Schicht 1, die brei ter ist als die stark dotierte Schicht 2. In der stark n-dotier ten Schicht 2, sind mehrere p-Bereiche 3 eindiffundiert, deren Tiefe geringer ist als die Tiefe der n⁺-dotierten Schicht 2. Diese p-Bereiche 3 bilden den p-Emitter des asymmetrischen Thy ristors. Eine gemeinsame erste Elektrode 4, hier die Anodenelek trode, verbindet die p-Bereiche 3 und die stark n⁺-dotierte Schicht 2. An die Oberseite der n-dotierten Basiszone 1 schließt eine p-dotierte Zone 5 an, die von einer Steuerelektrode 13 kontaktiert ist und in die n-dotierte Bereiche 19 eindiffun diert sind. Die Tiefe dieser n-dotierten Bereiche 19 ist gerin ger als die Tiefe der p-dotierten Basiszone 5. Eine gemeinsame Elektrode 7, hier die Kathodenelektrode, verbindet die n-dotier ten Bereiche 19 und die p-dotierte Basiszone 5 miteinander.The known asymmetrical thyristor shown in cross section in FIG. 1 has a semiconductor body which has an n-doped base zone. This base zone consists of a heavily doped layer 2 and a weakly doped layer 1 , which is wider than the heavily doped layer 2 . In the heavily n-doped layer 2 , a plurality of p-regions 3 are diffused, the depth of which is less than the depth of the n-doped layer 2 . These p-regions 3 form the p-emitter of the asymmetrical thy ristor. A common first electrode 4 , here the anode electrode, connects the p regions 3 and the heavily n + -doped layer 2 . A p-doped zone 5 adjoins the top of the n-doped base zone 1 , which is contacted by a control electrode 13 and diffused into the n-doped regions 19 . The depth of these n-doped regions 19 is less than the depth of the p-doped base zone 5 . A common electrode 7 , here the cathode electrode, connects the n-doped regions 19 and the p-doped base zone 5 to one another.

Damit ergibt sich in Fig. 1 ein Halbleiterkörper, der einen asymmetrischen Thyristor mit sowohl anoden- und als auch katho denseitigen Kurzschlüssen aufweist. Diese anoden- und kathoden seitigen Kurzschlüsse bilden im Halbleiterkörper vertikal ver teilte pnn⁺-Diodenbereiche, die zum Thyristor antiparallel an geordnet sind.1 thus results in Fig., A semiconductor body, of an asymmetrical thyristor having both anode and having, as also katho denseitigen shorts. These anode and cathode side short circuits form vertically distributed pnn⁺ diode regions in the semiconductor body, which are arranged antiparallel to the thyristor.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß der asymmetrische Thyristor leitet. Es fließt ein durch die treibende Spannung und den Lastkreis bestimmter Strom von der Anodenelektrode 4 zur Kathodenelektrode 7. Am Thyristor selbst liegt eine kleine positive Spannung, die sogenannte Durchlaß spannung. Die antiparallelen Diodenbereiche liegen in Sper- richtung. Beim Abkommutieren des Stromes ist im allgemeinen die Stromabnahmegeschwindigkeit di/dt so groß, daß der Ladungs trägerabbau im Halbleiterkörperinneren der Stromabnahme nach eilt. Das Trägergleichgewicht durch Rekombination stellt sich nicht schnell genug ein. Im Zeitpunkt des Stromnulldurchganges sind deswegen noch Ladungsträger im Inneren des Halbleiter körpers gespeichert. Der Strom kehrt sein Vorzeichen um (=Rück strom).To explain the mode of operation, it is first assumed that the asymmetrical thyristor is conducting. A current determined by the driving voltage and the load circuit flows from the anode electrode 4 to the cathode electrode 7 . At the thyristor itself there is a small positive voltage, the so-called forward voltage. The anti-parallel diode areas are in the reverse direction. When the current is commutated, the current decrease rate di / dt is generally so great that the charge carrier degradation in the interior of the semiconductor body hurries after the current decrease. The carrier balance due to recombination does not set in quickly enough. At the time of the current zero crossing charge carriers are therefore still stored inside the semiconductor body. The flow reverses its sign (= reverse flow).

Beim Auftreten einer negativen Anodenspannung werden die pnn⁺- Diodenbereiche im Halbleiterkörper in Durchlaßrichtung gepolt. Durch den Halbleiterkörper fließt Strom von der Kathodenelek trode 7 zur Anodenelektrode 4. Es baut sich in diesen Berei chen eine Ladungsträgerwolke auf.If a negative anode voltage occurs, the pnn⁺ diode regions in the semiconductor body are polarized in the forward direction. Current flows through the semiconductor body from the cathode electrode 7 to the anode electrode 4 . A charge carrier cloud is building up in these areas.

Wird die Spannung nun plötzlich umgepolt, d.h. wird an die Ano denelektrode 4 gegenüber der Kathodenelektrode 7 positive Span nung angelegt, so befinden sich im Halbleiterkörper Ladungsträ ger, die noch nicht rekombiniert sind und so zum Freiwerdever sagen führen. Je mehr Ladungsträger durch die Diodenbereiche injiziert wurden, desto ungünstiger wird das Freiwerdeverhalten sein. Der Thyristor kann unter Umständen keine Blockierspannung mehr aufnehmen.If the voltage is suddenly reversed, ie positive voltage is applied to the anode electrode 4 with respect to the cathode electrode 7 , then charge carriers are in the semiconductor body which have not yet been recombined and thus lead to the Freiwerdever say. The more charge carriers were injected through the diode areas, the less favorable the release behavior will be. Under certain circumstances, the thyristor can no longer absorb blocking voltage.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Halbleiterkörper eines er findungsgemäßen Ausführungsbeispieles eines asymmetrischen Thy ristors gezeigt. Der dargestellte Halbleiterkörper zeigt eine Thyristoranordnung mit Hauptthyristor A und einen in den Halb leiterkörper integrierten Hilfsthyristor B zur inneren Zündver stärkung. Gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnen gleiche Teile. An die p-dotierte Basiszone 5, die mit einer Hilfsemit terelektrode 21 kontaktiert ist, schließt eine mit einer Katho denelektrode 7 verbundene n-dotierte Emitterzone 6, hier die Kathodenzone, an. Der Halbleiterkörper weist hier also nur auf seiner Anodenseite Kurzschlüsse auf. In Fig. 2 is a section through a semiconductor body of a he inventive embodiment of an asymmetrical Thy ristor is shown. The semiconductor body shown shows a thyristor arrangement with main thyristor A and an auxiliary thyristor B integrated into the semiconductor body for internal ignition amplification. The same reference numerals as in Fig. 1 denote the same parts. At the p-doped base zone 5 , which is contacted with an auxiliary electrode 21 , an n-doped emitter zone 6 connected to a cathode electrode 7 , here the cathode zone, is connected. The semiconductor body here has short circuits only on its anode side.

Zwischen Hilfsemitterelektrode 21 und Kathodenelektrode 7 ist eine Parallelschaltung eines Kondensators 16 und einer Diode 17 geschaltet. Die Diode 17 ist gegenüber der aus der n-dotierten Zone 6 und der p-dotierten Basiszone 5 gebildeten pn-Übergang 30 gleichsinnig gepolt. Diese Diode 17 kann z. B. eine Schottky- Diode sein oder eine andere Diode, sofern ihre Schwellspannung kleiner als die Schwellspannung des pn-Übergangs 30 ist.A parallel connection of a capacitor 16 and a diode 17 is connected between the auxiliary emitter electrode 21 and the cathode electrode 7 . The diode 17 is polarized in the same direction with respect to the pn junction 30 formed from the n-doped zone 6 and the p-doped base zone 5 . This diode 17 can e.g. B. be a Schottky diode or another diode, provided its threshold voltage is less than the threshold voltage of the pn junction 30 .

Um die Verluste in der Diode 17 zu begrenzen, wenn der asym metrische Thyristor Durchlaßstrom führt, ist es vorteilhaft, der Diode 17 einen Widerstand 14 in Reihe zu schalten.In order to limit the losses in the diode 17 when the asymmetrical thyristor carries forward current, it is advantageous to connect the diode 17 with a resistor 14 in series.

Im Vergleich zum GTO-Thyristor kann die Kathodenelektrode 7, die im allgemeinen als Fingerelektrode ausgebildet ist, wesentlich breiter sein, z. B. 1 mm statt wie beim GTO-Thyristor 0,25 mm. Sie ist damit leichter herstellbar.Compared to the GTO thyristor, the cathode electrode 7 , which is generally designed as a finger electrode, can be considerably wider, e.g. B. 1 mm instead of the GTO thyristor 0.25 mm. It is therefore easier to manufacture.

Diese breiten Finger sind deswegen zulässig, weil beim Betrieb des asymmetrischen Thyristors beim Auftreten des Vorwärtserhol stromes wesentlich geringere Stromdichten vorliegen als dies beim GTO-Thyristor beim Einleiten des Abschaltvorganges der Fall ist. Das liegt daran, daß der asymmetrische Thyristor immer entweder mit einer antiparallelen Diode (vgl. Fig. 3), oder mit einer in Serie geschalteten Diode (vgl. Fig. 4) betrieben wird. Die in diesen Fällen auftretenden Strom- und Spannungsverläufe sind schematisch in Fig. 5 für die Schaltungsanordnung mit anti paralleler Diode und in Fig. 6 für die Schaltungsanordnung mit in Serie geschalteter Diode gezeigt. Der Spannungsverlauf 18 ist in diesen Fig. 5 und 6 gestrichelt gezeichnet und der Stromver lauf 20 als durchgezogene Linie. Der im Zusammenhang mit der Fig. 2 bisher beschriebene Halbleiterkörper des asymmetrischen Thyristors mit Hilfsthyristor ist in der Darstellung der Fig. 3 und 4 mit seinem elektrischen Ersatzschaltbild gezeigt.These wide fingers are permissible because, when the asymmetrical thyristor is in operation when the forward recovery current occurs, the current densities are much lower than is the case with the GTO thyristor when the shutdown process is initiated. This is because the asymmetrical thyristor is always operated either with an anti-parallel diode (see FIG. 3) or with a diode connected in series (see FIG. 4). The current and voltage profiles occurring in these cases are shown schematically in FIG. 5 for the circuit arrangement with an anti-parallel diode and in FIG. 6 for the circuit arrangement with a diode connected in series. The voltage curve 18 is shown in dashed lines in these FIGS. 5 and 6 and the Stromver run 20 as a solid line. The semiconductor body of the asymmetrical thyristor with auxiliary thyristor previously described in connection with FIG. 2 is shown in the representation of FIGS . 3 and 4 with its electrical equivalent circuit diagram.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen asym metrischen Thyristors in bezug auf die Verkürzung der Freiwerde zeit erklärt. Zunächst befindet sich dieser asymmetrische Thy ristor im leitenden Zustand. Der Kondensator 16 sei entladen. Beim Abkommutieren des Stromes lädt sich der Kondensator 16 in folge des Rückstromes negativ gegenüber der Katodenelektrode 7 auf.In the following the operation of the asymmetrical thyristor according to the invention will be explained in relation to the shortening of the free time. First of all, this asymmetrical thyristor is in the conductive state. The capacitor 16 is discharged. When the current is commutated, the capacitor 16 charges negatively with respect to the cathode electrode 7 as a result of the reverse current.

Beim Auftreten einer negativen Anodenspannung injizieren die Kurzschlußlöcher auf der Seite der Anodenelektrode 4 des Thy ristors Ladungsträger. Hier muß jetzt unterschieden werden zwi schen der in Fig. 3 und der in Fig. 4 dargestellten Beschaltung des Thyristors. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Thyristor wird die Injektion unterbunden, wenn die negative Spannung an der Ano denelektrode 4 kleiner wird als am Kondensator 16. Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung wird der Strom durch das Abklingver halten der in Serie geschalteten Diode 24 bestimmt, d.h. hier kann der negative Strom bis kurz vor dem Zeitpunkt der wieder kehrenden positiven Spannung fließen.When a negative anode voltage occurs, the short-circuit holes on the side of the anode electrode 4 of the thyristor inject charge carriers. A distinction must now be made between the circuitry of the thyristor shown in FIG. 3 and the circuitry in FIG. 4. In the thyristor shown in FIG. 3, the injection is prevented when the negative voltage at the anode electrode 4 becomes smaller than at the capacitor 16 . In the arrangement shown in FIG. 4, the current is determined by the decay holding the diode 24 connected in series, ie here the negative current can flow until shortly before the time of the recurring positive voltage.

Wird dann die Spannung an der Anodenelektrode 4 gegenüber der Kathodenelektrode 7 positiv (=Blockierspannung), so kehrt sich der Kondensatorstrom um. Dieser Strom ist durch die noch nicht rekombinierten Ladungsträger bedingt. Der asymmetrische Thy ristor zündet solange nicht, wie die laterale Spannung unter der n-Zone 6 unter ca. 0,5 V bleibt. Je mehr Ladung im Konden sator 16 gespeichert ist, desto mehr kann das Freiwerdeverhal ten positiv beeinflußt werden, weil ein höherer Strom in den Kondensator fließen kann. Die Freiwerdezeit wird so verkürzt.If the voltage at the anode electrode 4 then becomes positive (= blocking voltage) with respect to the cathode electrode 7 , the capacitor current is reversed. This current is caused by the charge carriers that have not yet been recombined. The asymmetrical thyristor does not ignite as long as the lateral voltage under the n-zone 6 remains below approx. 0.5 V. The more charge is stored in the capacitor 16 , the more the Freiwerdeverhal can be positively influenced because a higher current can flow into the capacitor. The free time is shortened.

Beim Zünden des asymmetrischen Thyristors wird an die Gateelek trode 13 des Hilfsthyristors B ein positiver Stromimpuls ange legt, der zunächst den Hilfsthyristor B leitend macht. Der durch den Hilfsthyristor B fließende Laststrom wird dann an die Hilfsemitterelektrode 21 des Hauptthyristors geleitet. Dieser Laststrom des Hilfsthyristors B fließt zunächst in die Schottky diode 17 und in den Kondensator 16, bis an der Hilfsemitterelek trode 21 eine Spannung erreicht ist, die größer als die Schwell spannung des kathodenseitigen pn-Übergangs 30 des Hauptthyristors A ist. Liegt diese Spannung z. B. bei 0,5 V, so wird der Konden sator auf + 0,5 V gegenüber der Kathodenelektrode 7 aufgeladen. Wird an den Halbleiterkörper eine Spannung mit hoher Steilheit angelegt, also ein hohes du/dt, so fließt der impulsförmige Verschiebungsstrom in den Kondensator 16 und über die Diode 17 zur Katodenelektrode 7 ab. Wichtig dabei ist, daß der Span nungsabfall kleiner als ca. 0,5 V bleibt, da sonst die aus der n-dotierten Zone 6 emittierten Elektronen ein ungewolltes Zün den auslösen würden.When the asymmetrical thyristor is fired, a positive current pulse is applied to the gate electrode 13 of the auxiliary thyristor B , which first makes the auxiliary thyristor B conductive. The load current flowing through the auxiliary thyristor B is then passed to the auxiliary emitter electrode 21 of the main thyristor. This load current of the auxiliary thyristor B first flows into the Schottky diode 17 and the capacitor 16 until at the auxiliary emitter electrode 21 a voltage is reached which is greater than the threshold voltage of the cathode-side pn junction 30 of the main thyristor A. Is this voltage z. B. at 0.5 V, the capacitor is charged to + 0.5 V relative to the cathode electrode 7 . If a voltage with high steepness, ie a high dv / dt, is applied to the semiconductor body, the pulse-shaped displacement current flows into the capacitor 16 and via the diode 17 to the cathode electrode 7 . It is important that the voltage drop remains less than about 0.5 V, since otherwise the electrons emitted from the n-doped zone 6 would trigger an unwanted ignition.

Die Schottkydiode 17 und der Kondensator 16 in Fig. 2 übernehmen gemeinsam die Funktion der Kathodenkurzschlüsse in Fig. 1. Damit diese Kombination die Ausbreitung des Plasmas im gezündeten Thyristor nicht in gleicher Weise behindert wie die Kathoden kurzschlüsse, ist es vorteilhaft, den bei Vorwärtsbelastung ständig durch die Schottky-Diode fließende Strom möglichst ge ring zu halten. Der minimal erforderliche Strom wird nicht wie bei den Kurzschlüssen durch den größten nicht zur Zündung füh renden du/dt-Verschiebungsstrom, sondern nur durch den größten nicht zur Zündung führenden Sperrstrom gegeben, der i.a. eine Größenordnung niedriger liegt. Der in seiner Ladungsmenge be grenzte du/dt-Verschiebungsstrom muß dann allerdings nahezu vollständig durch den entsprechend groß ausgelegten Kondensator absorbiert werden.The Schottky diode 17 and the capacitor 16 in FIG. 2 jointly take over the function of the cathode short-circuits in FIG. 1. So that this combination does not hinder the spread of the plasma in the ignited thyristor in the same way as the cathodes short-circuits, it is advantageous to keep the forward load to keep current flowing through the Schottky diode as low as possible. The minimum required current is not given, as in the case of short circuits, by the largest non-ignition du / dt displacement current, but only by the largest non-ignition reverse current, which is generally an order of magnitude lower. However, the du / dt displacement current, which is limited in its charge quantity, must then be almost completely absorbed by the correspondingly large capacitor.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beschaltung des asym metrischen Thyristors mit einem Kondensator 16 und einer Diode - vgl. punktierte Umrandung in Fig. 3 und 4 - integriert ausge führt ist.It when the circuit of the asymmetrical metric thyristor with a capacitor 16 and a diode - see. dotted outline in Fig. 3 and 4 - integrated out leads.

Claims

1. Asymmetric thyristor with a semiconductor body, which has a first base zone of a first conductivity type, which is formed from a weakly doped layer ( 1 ) and a heavily doped layer ( 2 ), and the heavily doped layer ( 2 ) in turn via its outer surface distributed and a first emitter zone forming heavily doped regions ( 3 ) of a second conductivity type, the depth of which is less than the depth of the heavily doped layer ( 2 ) of the first conductivity type, and with one of these regions ( 3 ) and the heavily doped layer ( 2 ) first conductivity type interconnecting first emitter electrode ( 4 ) and with a to the outer surface of the lightly doped layer ( 1 ) adjacent second base zone ( 5 ) second conductivity type, which is connected to an electrode ( 21 ), and with a second emit terzone ( 6 ) of the first conductivity type, which is connected to a second emitter electrode ( 7 ), characterized by net that serve for ignition amplification, the auxiliary thyristor is connected in front of the asymmetrical thyristor, and that between the electrode ( 21 ) of the thyristor and the second emitter electrode ( 7 ) a diode ( 17 ) is connected in the same direction, and that the diode ( 17th ) has a smaller threshold voltage than the pn junction formed by the second emitter zone ( 6 ) and the two th base zone ( 5 ), and that a capacitor ( 16 ) is connected in parallel with the diode ( 17 ).

2. Asymmetric thyristor according to claim 1, characterized in that the diode ( 17 ) an opposing stand ( 14 ) is connected in series, which serves to limit loss.

3. Asymmetric thyristor according to claim 1 or 2, because characterized in that the auxiliary thy ristor and the thyristor in a common semiconductor body are integrated.

4. Asymmetric thyristor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the asymmetrical thyristor, a diode ( 24 ) is connected in series.

5. Asymmetric thyristor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the asym metric thyristor, a diode ( 22 ) is connected antiparallel.