DE3837747C2 - Halbleiterschalter mit einem Hauptthyristor und einem getrennten, lichtzündbaren Hilfsthyristor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterschalter mit einem Hauptthyristor und einem lichtzündbaren Hilfsthyristor nach den gleichlautenden Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.

Ein solcher Halbleiterschalter ist aus den Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichten, Bd. 14 (1985) Nr. 2, S. 50-55, ins­ besondere Fig. 1b und 2a, bekannt. Dabei ist die kathoden­ seitige Elektrode des lichtzündbaren Hilfsthyristors mit der Gateelektrode des Hauptthyristors und die anodenseitige Elek­ trode des Hilfsthyristors mit der anodenseitigen Elektrode des Hauptthyristors verbunden. Der Hilfsthyristor dient ledig­ lich zur Versorgung des elektrisch zündbaren Hauptthyristors mit dem erforderlichen Zündstrom und schaltet sich nach er­ folgter Zündung des Hauptthyristors ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter­ schalter der eingangs angedeuteten Art anzugeben, der eine erhöhte Zündempfindlichkeit aufweist, ohne daß hierdurch die kritische Spannungssteilheit dU/dt des Hilfsthyristors ver­ ringert wird. Unter der kritischen Spannungssteilheit wird jene Anstiegsgeschwindigkeit einer die Thyristoren des Halb­ leiterschalters in Vorwärtsrichtung beaufschlagenden Blockier­ spannung U verstanden, bei der eine unerwünschte Zündung des Hilfs- und damit des Hauptthyristors eintritt. Die genannte Aufgabe wird durch eine Ausbildung des Halbleiterschalters nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 2 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, daß die Erhöhung der Zündempfindlichkeit des Hilfs­ thyristors, die durch eine Erhöhung der lateralen Abmessun­ gen der lichtempfindlichen Gatestruktur erreicht wird, wegen der unterschiedlichen Dotierungskonzentrationen in den zweiten Basisschichten des Haupt- und Hilfsthyristors in Verbindung mit der Vergrößerung der Schichtdicke der zweiten Basisschicht des Hilfsthyristors oder der Einfügung einer Stopzone keinen negativen Einfluß auf die kritische Spannungssteilheit dU/dt des Hilfsthyristors und auf die Sperrfähigkeit des Halbleiter­ schalters in Vorwärtsrichtung hat.

Die Ansprüche 3 bis 7 sind auf bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 Feldstärkeverteilungen in den mittleren Schichten des Haupt- und Hilfsthyristors nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen aus einem Hauptthyri­ stor 1 und einem getrennten Hilfsthyristor 2 bestehenden Halbleiterschalter in schematischer Darstellung. Dabei weist der Hauptthyristor 1 einen dotierten Halbleiterkörper aus Silizium mit vier aufeinanderfolgenden Schichten alter­ nierender Leitungstypen auf. Diese bestehen im einzelnen aus einem n-Emitter 3, einer p-Basisschicht 4, einer n-Basis­ schicht 5 und einem p-Emitter 6. Der n-Emitter 3 wird von einer mit einem Anschluß K versehenen, ersten Hauptelektrode 7 kontaktiert, der p-Emitter 6 von einer zweiten Hauptelektrode 8, die mit einem Anschluß A versehen ist. Bei den genannten Leitungstypen der Emitter 3 und 6 handelt es sich bei der ersten Hauptelektrode 7 um die kathodenseitige Elektrode und bei der zweiten Hauptelektrode 8 um die anodenseitige Elek­ trode des Hauptthyristors 1.

Der Hilfsthyristor 2 besteht ebenfalls aus einem dotierten Halbleiterkörper aus Silizium mit vier aufeinander­ folgenden Schichten alternierender Leitungstypen, die einen n-Emitter 9, eine p-Basisschicht 10, eine n-Basisschicht 11 und einen p-Emitter 12 darstellen. Der n-Emitter 9 wird von einer ersten Hauptelektrode 13 kontaktiert, der p-Emitter 12 von einer zweiten Hauptelektrode 14. Wegen der genannten Leitungstypen der Emitter 9 und 12 handelt es sich bei der ersten Hauptelektrode 13 um die kathodenseitige Elektrode und bei der zweiten Hauptelektrode 14 um die anodenseitige Elektrode des Hilfsthyristors 2.

Der elektrisch zündbare Hauptthyristor 1 besitzt eine die p-Basisschicht 4 kontaktierende Gateelektrode 15, die mit der ersten Hauptelektrode 13 des Hilfsthyristors 2 über eine Leitung 16 verbunden ist. Der Anschluß A der zweiten Haupt­ elektrode 8 des Hauptthyristors 1 ist über eine Leitung 17 mit der zweiten Hauptelektrode 14 des Hilfsthyristors 2 verbun­ den. Der Hilfsthyristor 2 wird mittels Lichtstrahlen 18 ge­ zündet, die insbesondere über einen nicht dargestellten Lichtleiter zugeführt werden und die erste Hauptfläche des Hilfsthyristors 2 im Bereich einer Ausnehmung 20 einer leitenden Belegung 21 treffen. Letztere kontaktiert den Hilfsthyristor im Bereich seiner ersten Hauptfläche 19 so, daß sie ein n-leitendes Halbleiter­ gebiet 22, das in die p-Basisschicht 10 eingefügt ist, rand­ seitig überdeckt und zugleich den in der ersten Hauptfläche 19 lie­ genden Rand des pn-Übergangs, der das Gebiet 22 von der p-Basisschicht 10 trennt, leitend überbrückt. Die Ausnehmung 20 befindet sich über einem zentralen Teil des Halbleitergebiets 22. Die Teile 20 bis 22 bilden eine lichtempfindliche Gate­ struktur, wie sie als solche bereits aus den Siemens For­ schungs- und Entwicklungsberichten, Bd. 14 (1985) Nr. 2, S. 52, Fig. 2a, bekannt ist.

Ein weiteres n-leitendes Halbleitergebiet 23 ist mit einer leitenden Belegung 24 versehen, die einen Teil des Gebiets 23 kontaktiert und in Richtung auf den n-Emitter 9 soweit ver­ längert ist, daß sie auch den angrenzenden Teil der p-Basis 10 in der Hauptfläche 19 kontaktiert und somit den pn-Übergang zwischen den Teilen 23 und 10 leitend überbrückt. Die Teile 23 und 24, die auch als amplifying-gate-Struktur bezeichnet werden, dienen zur inneren Zündverstärkung. Hierzu sei auf das Thyristor-Handbuch von A. Hoffmann und K. Stocker, Verlag Siemens AG, Berlin und München, 1976, S. 27 und 28, insbesondere Bild 6.1a hingewiesen, in dem eine solche Struktur beschrieben ist.

Eine in analoger Weise aufgebaute amplifying-gate-Struktur ist in den Hauptthyristor 1 integriert. Sie besteht aus einem n-leitenden Halbleitergebiet 25, das in den Teil der p-Basis­ schicht 4 eingefügt ist, der zwischen der Gateelektrode und der ersten Hauptelektrode 7 liegt, und aus einer leitenden Belegung 26, die das Gebiet 25 kontaktiert und so weit in Richtung auf den n-Emitter 3 verlängert ist, daß sie auch den an das Gebiet 25 angrenzenden Teil der p-Basisschicht 4 kontaktiert, so daß der pn-Übergang zwischen 25 und 4 leitend überbrückt ist.

Mit 27 sind Ausnehmungen des n-Emitters 3 bezeichnet, die durch Ansätze 28 der p-Basisschicht 4 ausgefüllt werden. Letztere erstrecken sich bis zur Hauptfläche 29 des Haupt­ thyristors 1 und werden in dieser von der ersten Hauptelek­ trode 7 kontaktiert. Die Teile 27, 28 stellen somit feste Emitter-Basis-Kurzschlüsse dar, die die Stabilität des Thyristors 1 gegenüber unbeabsichtigten Zündvorgängen, die beim schnellen Ansteigen einer bei A und K anliegenden Blockierspannung auf hohe Werte einsetzen können, erhöhen. Entsprechend aufgebaute, feste Emitter-Basis-Kurzschlüsse des Hilfsthyristors 2 bestehen aus Ausnehmungen 30 des n-Emitters 9, die durch Ansätze 31 der p-Basis 10 ausgefüllt werden.

Die Dotierungskonzentration n₁₁ der n-Basisschicht 11 des Hilfsthyristors 2 wird wesentlich kleiner gewählt als die Dotierungskonzentration n₅ der n-Basisschicht 5 des Haupt­ thyristors 1. Beispielsweise kommt für n₁₁ ein Wert von 5·10¹² cm^-3 in Betracht, wenn n₅ etwa 3·10¹³ cm^-3 beträgt. Damit besteht die Basisschicht 11 aus relativ hochohmigem Halblei­ termaterial von z. B. 1000 Ohm/cm. Um hierbei die Sperrfähig­ keit des Hilfsthyristors in Vorwärtsrichtung gegenüber der des Hauptthyristors nicht zu verschlechtern, wird die Schicht­ dicke der Basisschicht 11 wesentlich größer bemessen als die der Basisschicht 5.

Zur Erläuterung dieser Zusammenhänge sei auf Fig. 2 verwie­ sen, die die unterschiedliche Ausdehnung von Raumladungszonen im Haupt- und Hilfsthyristor erkennen läßt, welche sich je­ weils unter dem Einfluß einer bestimmten Blockierspannung am inneren pn-Übergang zwischen beiden Basisschichten aufbauen. Betrachtet man zunächst den Hauptthyristor 1 und trägt in Fig. 2 in Richtung der Ordinatenachse jeweils die Werte der elektrischen Feldstärke E für alle Orte auf, die auf einer senkrecht zur Hauptfläche 29 verlaufenden Geraden liegen, wobei auf der Abszissenachse jeweils ihre Entfernung x von der Hauptfläche 29 angegeben ist, so ergibt sich ein Feld­ stärkeverlauf 32. Dabei wird dem Abstand des pn-Übergangs 32a von der Hauptfläche 29, der mit x₁ bezeichnet ist, eine maximale Feldstärke E₁ zugeordnet. Die Entfernungen x₂ und x₃, denen die Feldstärke O zugeordnet ist, entsprechen dem unteren Rand 33 und dem oberen Rand 34 der Raumladungszone am pn-Übergang 32a. Die unter den Linien 32 liegende Fläche ent­ spricht dabei dem Wert der anliegenden Blockierspannung. Be­ zeichnet man die Entfernung des pn-Übergangs 35 mit x₄, so erkennt man, daß eine Erhöhung der Blockierspannung auf einen Wert, bei dem x₂ bis auf einen kleinen Restbetrag die Ent­ fernung x₄ erreicht, zur Zündung des Thyristors führt. Dabei wird der Restbetrag durch den Stromverstärkungsfaktor α_pnp bestimmt. Der die Sperrfähigkeit in Vorwärtsrichtung be­ stimmende Wert der Blockierspannung wird auch als Kippspannung (break over voltage) bezeichnet.

Für den Hilfsthyristor 2 ergibt sich wegen der wesentlich niedrigeren Dotierungskonzentration der Basisschicht 11 inner­ halb dieser Basisschicht ein wesentlich flacherer Feldstär­ keverlauf 36. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der Abstand des pn-Übergangs 37 von der Hauptfläche 19 ebenfalls x₁ beträgt.

Da die Fläche unter den Linien 36 wegen der gleichen Blockier­ spannung wie beim Hauptthyristor 1 der Fläche unter den Linien 32 entspricht, schneidet die rechte Linie 36 die Abszissen­ achse erst in einer Entfernung x₅. Die maximale Feldstärke E₁′ ist wesentlich kleiner als E₁, während der Feldstärkeabfall von E₁′ nach links bis zum Punkt x₆ mit gleicher Steilheit erfolgt wie der Abfall längs der linken Linie 32. x₅ ent­ spricht dem unteren Rand 38 und x₆ dem oberen Rand 39 der sich am po-Übergang 37 ausbildenden Raumladungszone. Soll die Vorwärts-Sperrfähigkeit des Hilfsthyristors 2 der des Haupt­ thyristors 1 gleichkommen, so muß der pn-Übergang 40 zwischen der Basisschicht 11 und dem Emitter 12 etwa eine Entfernung x₇ von der Hauptfläche 19 aufweisen. Hieraus ergibt sich für die Basisschicht 11 des Hilfsthyristors eine wesentlich größere Schichtdicke als für die Basisschicht 5 des Hauptthyristors.

Die in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellten lateralen Abmessungen des Halbleitergebiets 22 sind so gewählt, daß sich unter der Annahme, daß die Dotierungskonzentration der n-Basis­ schicht 11 der Dotierungskonzentration der n-Basisschicht 5 ent­ spricht, beim Hilfsthyristor 2 eine dU/dt-Stabilität ergibt, die der des Hauptthyristors 1 gleichkommt. Unter dieser An­ nahme ist also die kritische Spannungssteilheit dU/dt für beide Thyristoren 1 und 2 bei einer lateralen Ausdehnung des Halbleitergebiets 22 entsprechend den ausgezogenen Linien gleich groß. Durch die tatsächlich vorgenommene Verringerung der Dotierungskonzentration der n-Basisschicht 11 des Hilfs­ thyristors 2 gegenüber der Dotierungskonzentration der n-Ba­ sisschicht 5 des Hauptthyristors 1 wird jedoch die dU/dt-Sta­ bilität des Hilfsthyristors 1 wesentlich erhöht, weil die durch eine bestimmte dU/dt-Belastung ausgeräumte Ladung im Hilfsthyristor wesentlich geringer ist als im Hauptthyristor. Damit wäre der Hilfsthyristor 2 bei einer Beibehaltung der bisher beschriebenen Abmessungen des Halbleitergebietes 22 bezüglich seiner dU/dt-Stabilität an den Hauptthyristor 1 nicht mehr angepaßt. Angesichts dieser Fehlanpassung kann man aber mit besonderem Vorteil eine weitere Maßnahme treffen, durch die die kritische Spannungssteilheit des Hilfsthyristors wieder auf den entsprechenden Wert des Hauptthyristors abge­ senkt wird, also die dU/dt-Fehlanpassung des Hilfsthyristors beseitigt wird, und gleichzeitig die Zündempfindlichkeit des Hilfsthyristors 2 wesentlich erhöht wird. Diese Maßnahme besteht darin, die lateralen Abmessungen des Halbleitergebiets 22 auf die gestrichelt gezeichneten Abmessungen 22a zu er­ höhen, was auch eine entsprechende Verlängerung der leitenden Belegung 21 auf die gestrichelt angedeuteten Ränder 21a erfor­ derlich macht.

Zum besseren Verständnis des hierdurch erzielten technischen Effekts sei darauf hingewiesen, daß die auftreffenden Licht­ strahlen 18 in einem unterhalb der Ausnehmung 20 liegenden lichtempfindlichen Bereich 42 zu einer Trägerpaarbildung füh­ ren. Dabei werden die auftretenden positiven Ladungsträger bzw. Löcher 43 zunächst in etwa vertikaler Richtung in die Nähe des pn-Übergangs zwischen dem Gebiet 22a und der p-Basis­ schicht 10 und sodann entlang der unteren und seitlichen Be­ grenzungsflächen des Gebiets 22a zur leitenden Belegung 21a transportiert. Der Weg 44, auf dem die positiven Ladungsträger 43 transportiert werden, ist wegen der Ausdehnung der Abmes­ sungen des Gebiets 22 und der Belegung 21 auf die lateralen Grenzen 22a und 21a wesentlich größer als das ohne diese Erweiterungen der Fall wäre. Wegen des hierdurch vergrößerten Widerstandes längs des Weges 44 wird ein größerer Spannungs­ abfall erzeugt, der den pn-Übergang zwischen den Teilen 22 und 10 etwa an der mit 45 bezeichneten Stelle soweit positiv vor­ spannt, daß der Hilfsthyristor dort zündet. Dabei erfolgt die Zündung wegen der erweiteren lateralen Begrenzungen 22a und 21a bei einer einfallenden Lichtmenge, die wesentlich kleiner ist als die, die bei lateralen Begrenzungen 22 und 21 zur Zündung erforderlich wäre. Die Teile 22a, 10, 11 und 12 bilden einen integrierten Hilfsthyristor, dessen Strom über die lei­ tenden Belegung 21a dem Gebiet 10 zugeführt wird. Dieses bil­ det mit den Schichten 23, 11 und 12 einen zweiten integrierten Hilfsthyristor, dessen Strom über die Belegung 24 dem pn-Über­ gang zwischen dem n-Emitter 9 und der p-Basisschicht 10 zuge­ führt und den aus den Teilen 9, 10, 11 und 12 bestehenden Thyristor zündet. Nach erfolgter Zündung werden die über die Belegungen 21a und 24 verlaufenden Strompfade wieder abge­ schaltet. Der nun zwischen den Hauptelektroden 14 und 13 fließende Laststrom des Hilfsthyristors 2 wird der Zündelek­ trode 15 des Hauptthyristors 1 als Zündstrom zugeführt und zündet diesen in herkömmlicher Weise.

Die Lebensdauer der Ladungsträger in den mittleren Schichten des Hilfsthyristors 2 wird zweckmäßigerweise höher gewählt als die Lebensdauer der Ladungsträger in den mittleren Schichten des Hauptthyristors 1, um eine weitere Steigerung der Zünd­ empfindlichkeit des Hilfsthyristors zu erzielen. Dies ge­ schieht dadurch, daß eine zusätzliche Golddotierung der Basisschichten oder eine Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, die beim Hauptthyristor 1 wegen der Einstellung der Freiwerde­ zeit und Speicherladung vorgenommen wird, beim Hilfsthyristor entfällt. Eine höhere Lebensdauer der Ladungsträger in der Basisschicht 11 bedeutet eine entsprechende Erhöhung des Stromverstärkungsfaktors α_pnp des Hilfsthyristors 2.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß der Hilfsthy­ ristor 2 eine n-Basisschicht 46 aufweist, deren Schichtdicke der der n-Basisschicht 5 des Hauptthyristors 1 entspricht. Im übrigen sind die bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Teile, die auch bei dem Halbleiterschalter nach Fig. 3 vor­ handen sind, mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Da die Dotierungskonzentration der n-Basisschicht 46 genauso niedrig ist wie die der n-Basisschicht 11, muß die Vorwärts-Sperrfähigkeit des Hilfsthyristors 2 in Fig. 3 durch Einfügung einer n⁺-dotierten Stopzone 47 in den Teil der Ba­ sisschicht 46, der unmittelbar an den p-Emitter 12 angrenzt, so weit erhöht werden, daß sie die Vorwärts-Sperrfähigkeit des Hauptthyristors 1 erreicht. Die Dotierungskonzentration der Stopzone 47 beträgt im Ausführungsbeispiel 10¹⁶ cm^-3.

Für den nach Fig. 3 ausgebildeten Hilfsthyristor 2 ergibt sich beim Anlegen einer Blockierspannung ein Feldstärkeverlauf 48, der in Fig. 2 gestrichelt eingetragen ist. Ordnet man dem pn-Übergang 37 zwischen den Schichten 10 und 46 den Punkt x₁ und der Grenzfläche 49 zwischen der Stopzone 47 und dem übri­ gen Teil der Schicht 46 den Punkt x₈ auf der Abszissenachse in Fig. 2 zu, so erkennt man, daß der Verlauf der Feldstärke von einem maximalen Wert E₁′′ bei x₁ längs der Strecke x₁ bis x₈ allmählich abnimmt, jedoch außerhalb dieser Strecke sehr steil abfällt, und zwar links von x₁ auf den Punkt x₉ und rechts von x₈ auf dem Punkt x₁₀ auf der Abszissenachse. Dieser beidersei­ tige steile Abfall ist darauf zurückzuführen, daß sowohl ober­ halb des pn-Übergangs 37 als auch unterhalb der Grenzfläche 49 wesentlich größere Dotierungskonzentrationen vorhanden sind, so daß die Raumladungszone, die sich am pn-Übergang 37 ausbil­ det, in diese Bereiche nur wenig vordringen kann. Da x₁₀ den unteren Rand dieser Raumladungszone bezeichnet, läßt sich erkennen, daß es ausreicht, den pn-Übergang 40 zum p-Emitter 12 in einer Entfernung x₄ von der Hauptfläche 19 vorzusehen. Damit sind aber die Schichtdicken der n-Basisschichten 5 und 46 gleich groß. In Abweichung hiervon kann die Schichtdicke der n-Basisschicht 46 je nach Vorgabe des Stromverstärkungsfaktors α_pnp natürlich auch größer oder kleiner gewählt werden als die Schichtdicke der n-Basisschicht 5. Die Rückwärts-Sperrfähigkeit des mit der Stopzone 47 versehenen, also asymmetrischen Hilfsthyristors 2 ist niedriger als die des in Fig. 1 dargestellten, symmetri­ schen Hilfsthyristors. Sie kann aber durch eine in gleichsin­ niger Polung in Serie geschaltete Halbleiterdiode 50, die z. B. in die Verbindungsleitung 17 eingefügt ist, wieder erhöht werden, so daß eine symmetrische Sperrfähigkeit gegeben ist.

Zur weiteren Erhöhung der Zündempfindlichkeit eines asymmetri­ schen Hilfsthyristors 2 nach Fig. 3 kann die Dotierungskon­ zentration der Stopzone 47 am pn-Übergang 40 zum p-Emitter 12 so gewählt werden, daß sie kleiner ist als die Randkonzen­ tration des p-Emitters 12 und sich um einen hinreichend großen Betrag von diesem unterscheidet. Je größer dieser Betrag ist, desto größer ist der Wirkungsgrad des p-Emitters 12, was eine Vergrößerung des Stromverstärkungsfaktors α_pnp zur Folge hat.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Leitungstypen der Halbleiterteile in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die jeweils entgegengesetzten ersetzt werden, wobei die zugeführten Spannungen durch solche entgegengesetzter Polarität zu er­ setzen sind. Dabei sind auch die Anschlußbezeichnungen A und K miteinander zu vertauschen. Die ersten Hauptelektroden der Thyristoren 1 und 2 werden in diesem Fall von den anoden­ seitigen Elektroden gebildet, die zweiten Hauptelektroden von den kathodenseitigen Elektroden.

In Abweichung von den bisher beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung können die aus den Teilen 20 bis 22 bestehenden, zündempfindlichen Gatestrukturen und/oder die amplifying-gate-Struk­ turen 23, 24 und/oder 25, 26 auch entfallen, wenn man von kleineren di/dt-Belastungen der Thyristoren 1 und 2 aus­ geht. Andererseits können auch mehrere gleichartig ausgebil­ dete amplifying-gate-Strukturen 23, 24 lateral nebeneinander in die Basisschicht 10 und/oder mehrere gleichartig ausgebil­ dete amplifying-gate-Strukturen 25, 26 lateral nebeneinander in die Basisschicht 4 eingefügt werden.

Claims (7)

1. Halbleiterschalter mit einem Hauptthyristor (1) und einem getrennten, lichtzündbaren Hilfsthyristor (2), bei dem die erste Hauptelektrode (13) des Hilfsthyristors (2) mit der Gateelektrode (15) des Hauptthyristors (1) und die zweite Hauptelektrode (14) des Hilfsthyristors (2) mit der entspre­ chenden Hauptelektrode (8) des Hauptthyristors (1) verbunden ist, und bei dem eine lichtempfindliche Gatestruktur in den Hilfsthyristor (2) integriert ist, bestehend aus einem in die erste Basisschicht (10) desselben eingefügten, zu dieser ent­ gegengesetzt dotierten Halbleitergebiet (22) und aus einer das letztere randseitig überdeckenden, leitenden Belegung (21), die eine den lichtempfindlichen Bereich (42) definieren­ de Ausnehmung (20) aufweist und in Richtung auf den mit der ersten Hauptelektrode (13) versehenen ersten Emitter (9) so weit verlängert ist, daß sie den pn-Übergang zwischen dem Halbleitergebiet (22) und der ersten Basisschicht (10) leitend überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Basisschicht (11) des Hilfsthyristors (2), die an den mit der zweiten Hauptelektrode (14) desselben verse­ henen Emitter (12) angrenzt, eine kleinere Dotierungskonzen­ tration und eine größere Schichtdicke aufweist als die zweite Basisschicht (5) des Hauptthyristors (1), die an den mit der zweiten Hauptelektrode (8) desselben versehenen Emitter (6) angrenzt, und daß die lateralen Abmessungen (22a) des Halb­ leitergebiets (22) so getroffen sind, daß sie gegenüber den­ jenigen lateralen Abmessungen, die bei einander angeglichenen Dotierungskonzentrationen der zweiten Basisschichten (5, 11) von Haupt- und Hilfsthyristor (1, 2) eine einheitliche dU/dt-Sta­ bilität beider Thyristoren ergeben, um solche Beträge ver­ größert sind, daß die infolge der angegebenen Unterschiedlich­ keit der Dotierungskonzentrationen der zweiten Basisschichten (5, 11) hervorgerufene Erhöhung der dU/dt-Stabilität des Hilfsthyristors (2) wieder entfällt.

2. Halbleiterschalter mit einem Hauptthyristor (1) und einem getrennten, lichtzündbaren Hilfsthyristor (2), bei dem die erste Hauptelektrode (13) des Hilfsthyristors (2) mit der Gateelektrode (15) des Hauptthyristors (1) und die zweite Hauptelektrode (14) des Hilfsthyristors (2) mit der entspre­ chenden Hauptelektrode (8) des Hauptthyristors (1) verbunden ist, und bei dem eine lichtempfindliche Gatestruktur in den Hilfsthyristor (2) integriert ist, bestehend aus einem in die erste Basisschicht (10) desselben eingefügten, zu dieser ent­ gegengesetzt dotierten Halbleitergebiet (22) und aus einer das letztere randseitig überdeckenden, leitenden Belegung (21), die eine den lichtempfindlichen Bereich (42) definieren­ de Ausnehmung (20) aufweist und in Richtung auf den mit der ersten Hauptelektrode (13) versehenen ersten Emitter (9) so weit verlängert ist, daß sie den pn-Übergang zwischen dem Halbleitergebiet (22) und der ersten Basisschicht (10) leitend überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Basisschicht (46) des Hilfsthyristors (2), die an den mit der zweiten Hauptelektrode (14) desselben verse­ henen Emitter (12) angrenzt, eine kleinere Dotierungskonzen­ tration aufweist als die zweite Basisschicht (5) des Haupt­ thyristors (1), die an den mit der zweiten Hauptelektrode (8) desselben versehenen Emitter (6) angrenzt, daß in den Teil der zweiten Basisschicht (46) des Hilfsthyristors (2), der an den genannten Emitter (12) unmittelbar angrenzt, eine Stopzone (47) eingefügt ist, deren Dotierungskonzentration höher ist als die des übrigen Teils der zweiten Basisschicht (46), und daß die lateralen Abmessungen (22a) des Halbleitergebiets (22) der lichtempfindlichen Gatestruktur so getroffen sind, daß sie gegenüber denjenigen lateralen Abmessungen, die bei einander angeglichenen Dotierungskonzentrationen der zweiten Basis­ schichten (5, 46) von Haupt- und Hilfsthyristor (1, 2) eine einheitliche dU/dt-Stabilität beider Thyristoren ergeben, um solche Beträge vergrößert sind, daß die infolge der angege­ benen Unterschiedlichkeit der Dotierungskonzentrationen der zweiten Basisschichten (5, 46) hervorgerufene Erhöhung der dU/dt-Stabilität des Hilfsthyristors (2) wieder entfällt.

3. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gateelektrode (15) und der ersten Hauptelektrode (7) des Hauptthyristors (1) eine oder mehrere zur Zündstromverstärkung dienende amplifying-gate-Strukturen (25, 26) vorgesehen sind.

4. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem lichtempfindlichen Bereich (42) und der Hauptelektrode (13) des Hilfsthyristors (2) eine oder mehrere zur Zünd­ stromverstärkung dienende amplifying-gate-Strukturen (23, 24) vorgesehen sind.

5. Halbleiterschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger­ lebensdauer in der ersten und zweiten Basisschicht (4, 5) des Hauptthyristors (1) niedriger gewählt ist als die Trägerle­ bensdauer in der ersten und zweiten Basisschicht (10, 11; 10, 46) des Hilfsthyristors (2).

6. Halbleiterschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzen­ tration der Stopzone (47) an dem pn-Übergang (40) zu dem mit der zweiten Hauptelektrode (14) versehenen Emitter (12) des Hilfsthyristors (2) so gewählt ist, daß sie kleiner ist als die Dotierungsrandkonzentration des vorstehend genannten Emitters (12) und sich um einen hinreichend großen Betrag von dieser unterscheidet.

7. Halbleiterschalter nach Anspruch 2 oder 6, gekennzeichnet durch eine zum Hilfsthyristor (2) in gleichsinniger Polung in Serie geschaltete Halbleiterdiode (50).