DE3931589A1 - Halbleiterschaltelement - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterschaltelement.

Allgemein sind Halbleiterschaltelemente als Vierschichtbauele­ mente bekannt, die aus einer ersten n⁺-dotierten Schicht als kathodenseitigem Emitter mit einer Kathodenmetallisierung, einer zweiten p-dotierten Schicht als Basisgebiet, wobei die zweite Schicht ausgedehnter als die erste Schicht ist (Emit­ tershorting) und zur Kathodenmetallisierung hochreicht, aus einer dritten n⁻-dotierten Schicht und aus einer vierten p- dotierten bzw. p⁺-dotierten Schicht als anodenseitigem Emit­ ter mit einer Anodenmetallisierung besteht.

Solche Vierschichtbauelemente werden üblicherweise als Break­ over-Dioden oder Shockley-Dioden bezeichnet. Es handelt sich dabei um Halbleiterbauelemente ähnlich Thyristoren, jedoch ohne Gateanschluß. Beim Erreichen einer bestimmten Spannung, die als Kippspannung bezeichnet wird, bzw. eines bestimmten Stromes, der als Kippstrom bezeichnet wird, geht das Schalt­ element vom sperrenden in den leitenden Zustand über.

Mit der Maßnahme, den kathodenseitigen Emitter nicht über die gesamte Bauelementfläche auszudehnen, sondern das p-Basisge­ biet zur Kathodenmetallisierung hochzuführen (Emittershor­ ting) wird ein Schutz des Halbleiterschaltelements gegen ein unbeabsichtigtes Zünden aufgrund dU/dt-induzierter Verschiebe­ ströme erreicht. Design-Kriterien für eine entsprechende Aus­ bildung sind bekannt.

Die Strukturierung des Emittergebiets und die Auslegung der darunterliegenden p-Basiszone wird außerdem dazu benützt, den Kippstrom einzustellen. Designregeln dafür sind ebenfalls in der Literatur zu finden.

Die Kippspannung läßt sich prinzipiell mit Hilfe der empiri­ schen Gleichung bestimmen:

U_BO = U_AV · (1 - α_pnp - α_npn) 1/n_B,

wobei U_B0 der Kippspannung entspricht.

In der Praxis wird jedoch der Avalanche-Effekt bzw. der Zener­ effekt am pn-Übergang zwischen der zweiten und dritten Schicht zur Einstellung der Kippspannung verwendet, da die α-Werte starke Funktionen des Sperrstroms sind und dieser fertigungsbedingt großen Schwankungen unterliegt.

Der anodenseitige Emitter entsprechend der vierten Schicht wird häufig symmetrisch zur p-Basis entsprechend der zweiten Schicht ausgelegt, kann jedoch auch aus Gründen der Überstrom­ festigkeit höher dotiert werden.

Ein solches Halbleiterschaltelement hat folgende Funktion: Im Normalbetrieb wird an die Kathodenmetallisierung eine nega­ tive Spannung gelegt und an die Anodenmetallisierung eine positive. Der pn-Übergang zwischen der zweiten und dritten Schicht ist damit in Sperrichtung gepolt und übernimmt die am Schaltelement angelegte Spannung. Wird die Spannung soweit er­ höht, daß aufgrund des Avalanche-Effekts eine Feldemission bzw. Ladungsträgermultiplikation einsetzt, steigt der Strom durch das Bauelement rasch an. An der Kathodenseite fließt der Strom über die Emitterkurzschlüsse zur Kathode ab. Das Injizieren des kathodenseitigen Emitters und damit das Schal­ ten des Bauelements erfolgt erst, wenn der laterale Spannungs­ abfall unter zusammenhängenden n⁺-Gebieten der ersten Schicht mehr als 0,6 bis 0,7 V beträgt.

Im "Ein-Zustand" ist das Bauelement niederohmig, da sowohl die p- als auch n⁻-Basis mit Ladungsträgern überschwemmt sind.

Das Schaltelement kann erst dann wieder in den "Aus-Zustand" übergehen, wenn der pn-Übergang zwischen der zweiten und drit­ ten Schicht von beweglichen Ladungsträgern frei ist. Dies tritt unterhalb eines Haltestroms (I_H) ein.

Bei Thyristoren, d.h. fremdgesteuerten Halbleiterschaltelemen­ ten, sind Design-Maßnahmen im n⁺-, p-Gebiet der ersten und zweiten Schicht zur Vergrößerung des Haltestroms bekannt, die aber auch den Wert für den Kippstrom vergrößern. Zudem werden Verfahren zur Lebensdauerverkürzung der Minoritätsladungsträ­ ger im n⁻- und p-Gebiet verwendet. Dies entspricht einer Er­ höhung des Halte- und Kippstroms und bewirkt eine Verkürzung der Ausschaltzeit des Thyristors.

In Rückwärtsrichtung zeigt das vorstehend beschriebene Schalt­ element eine einem normalen pnp-Transistor entsprechende Sperrkennlinie. Der pn-Übergang zwischen der dritten und vier­ ten Schicht übernimmt nun die Spannung. Zu dieser Polung des Schaltelements gibt es keinen Emitter. Solche Breakover-Dioden oder Shockley-Dioden werden derzeit zum Schutz vor Überspannungen in elektronischen Geräten einge­ setzt. Breakover-Dioden mit Kippspannungen im Bereich von einigen Volt bis maximal ca. 1000 V sind dazu bekannt. Die elektrischen Parameter dieser bekannten Breakover-Dioden unterliegen aber starken Schwankungen, z. B. für den Halte­ strom von 10 mA bis 1000 mA; Entsprechendes gilt für den Kipp­ strom. Wegen der starken Schwankungen in der Kippspannung kann eine Einengung der Bauelement-Toleranzen nur durch Selek­ tion in Spannungsklassen erfolgen.

Einzelelemente mit Kippspannungen von einigen 10 kV sind nicht bekannt.

Integrierte Schaltelemente, basierend auf einer Reihenschal­ tung der bekannten Breakoverdioden, sind nicht realisiert, da externe Symmetrierbeschaltungen nötig sind, um trotz der großen Schwankungen des Kippstroms und der Kippspannung bei der Reihenschaltung eine vollständige Aufsummation der einzel­ nen Kippspannungen zu erhalten. Zudem ist die Kennlinie der bekannten Breakoverdioden, die im ersten Teil einen sehr kleinen Sperrstrom (≈ nA-µA), im zweiten Teil bei Erreichen der Kippspannung einen steilen Knick aufweist, besonders im Fall hoher dU/dt-Impulsbelastungen einer gleichmäßigen Spannungsaufteilung in der Reihenschaltung hinderlich.

Es ist bekannt, im Hochspannungs-Sekundärkreis von Kraftfahr­ zeugzündungen Vorfunkenstrecken zu verwenden, um damit den an der Zündkerze auftretenden Hochspannungsimpuls aufzusteilen und dadurch Nebenschlußprobleme besser zu beherrschen und ein besseres Anspringen einer Brennkraftmaschine auch unter ungün­ stigen Randbedingungen zu gewährleisten.

Eine Halbleiterlösung zur Beherrschung obiger Problematik, die statt der Vorfunkenstrecke im Sekundärkreis der Zündan­ lage als schneller, passiver Hochspannungsschalter arbeitet, ist nicht bekannt.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement wird die Kippspannung durch die Modulation der Stromverstärkung α, die durch die Ausdehnung der Raumladungszone und deren Annäherung an den nächsten angrenzenden pn-Übergang bestimmt wird, festgelegt. Diese Methode ermöglicht es, bei der Herstellung der betref­ fenden Bauelemente kleinere Streuungen der Kippspannung U_BO zu realisieren, da U_BO wesentlich weniger auf lokale Defekte oder Verunreinigungen im Halbleitermaterial reagiert, als die bekannten Ausführungsformen. Dies gilt besonders, wenn als Ausgangsmaterial, das die mittlere Schicht (3) bildet, hoch­ ohmiges (< 100 Ωcm), durch Neutronenbestrahlung dotiertes Silizium verwendet wird.

Der Haltestrom I_H wird bei dem erfindungsgemäßen Bauelement durch die Speicherladung in den mittleren Schichten (3) und/ oder (4) beeinflußt. Bevorzugt geschieht das durch die Wahl von Dicke und Dotierung dieser Schichten, z.B.: d_n- ≈ 280µm, ϕ ≈ 240 Ωcm. Durch diese Methode kann I_H weitgehend unab­ hängig von I_BO eingestellt werden. Zudem ergibt sich für dem­ entsprechend dimensionierte Bauelemente eine geringere Streu­ ung im Haltestrom.

Durch die Methode U_BO einzustellen, ist es beim erfindungs­ gemäßen Bauelement möglich, die Kennlinie des Bauelements definiert zu verrunden; hochohmige mittlere Schichten (3), z.B. ϕ ≈ 300 Ωcm, in Verbindung mit großen Dicken, z.B. d(3) ≈ 300µm, ergeben starke Verrundungen, entsprechend er­ gibt z.B. ϕ ≈ 60 Ωcm, d(3) ≈ 60 µm einen steilen Übergang zwischen der Sperrkennlinie und dem Durchbruchsbereich.

Die Form der Kennlinie der bekannten Breakoverdioden ist für eine Reihenschaltung von Einzelelementen ohne zusätzliche Be­ schaltungsmaßnahmen ungeeignet, da sie der notwendigen Spannungsaufteilung zwischen den Einzelelementen hinderlich ist. Die definierte Kennlinienverrundung des erfindungsge­ mäßen Bauelements ermöglicht die Reihenschaltung vieler Ein­ zelelemente, so daß sich als Kippspannung der Reihenschaltung die Summe der Einzelkippspannungen ergibt, ohne zusätzliche Beschaltung. Dies gilt besonders auch für den Fall hoher dU/ dt-Belastungen durch Hochspannungsimpulse, wie sie z. B. im Sekundärkreis von Kraftfahrzeugzündanlagen auftreten.

Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Bauelement, um daraus Stapel-Bauelemente zu fertigen, die Kippspannungen mit mehreren 10 kV aufweisen. Dabei kann auf eine Stapeltechnik, wie sie von Hochspannungsdioden her bekannt ist, bei der wafer gestapelt werden und anschließend durch Sägen die Ver­ einzelung erfolgt, zurückgegriffen werden, da die Einzelele­ mente weder orientiert zueinander zu stapeln sind noch ein externes Netzwerk nötig ist. Mit den bekannten Bauelementen sind solche Stapel nicht sinnvoll realisierbar.

Aufgrund der geringen Schwankungen in den Parametern I_H und U_BO des Einzelbauelements, wie oben ausgeführt, läßt sich auch ein Bauelementstapel für Kippspannungen von einigen 10 kV mit hinreichend kleinen Schwankungen in den beiden Para­ metern herstellen.

Solche Bauelementstapel eignen sich aufgrund der großen Kipp­ spannungen, z.B. 20 kV-50 kV und des schnellen Schaltverhal­ tens (1 ns-100 ns) beim Übergang vom gesperrten in den lei­ tenden Zustand, wie es allgemein Breakoverdioden aufweisen, für den Einsatz im Sekundärkreis von Kraftfahrzeugzündanlagen zur Aufsteilung der Zündimpulse. Insbesondere ist der Einsatz auch in verteilerlosen Zündungen möglich (z. B. gemäß Patent DE 37 31 412 A1), um den Teil der Zündspannung, der nicht von den lichtgetriggerten Bauteilen geschaltet wird, durch Über­ kopfzünden zu schalten (vgl. Fig. 6).

Weiter ist der Einsatz in allen Hochspannungsanlagen möglich zur Aufsteilung von Hochspannungsimpulsen und/oder zur elek­ trischen Trennung von Impulsspannungsquellen und Wechsel- bzw. Gleichstrom- oder Spannungsquellen niederer Spannung, z.B. für eine Impulszündung von Verbrauchern, die nach Zün­ dung Gleich- oder Wechselstromversorgung benötigen (vgl. Fig. 7).

Der erfindungsgemäße Bauelementstapel eignet sich besonders als Ersatz für Vorfunkenstrecken, da der Halbleiterstapel ver­ schleißfrei arbeitet, während des Betriebs genau reproduzier­ bare Zündspannungen (= Kippspannungen) liefert und weniger Störstrahlung als Funkenstrecken aussendet.

Der Wortlaut der Ansprüche betrifft eine bestimmte Schichten­ folge und Polarität. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, daß sich die Ansprüche auch auf die äquivalente Lösung mit umgekehrter Schichtenfolge und Polarität beziehen soll.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1a den schichtweisen Aufbau eines Halbleiterschaltele­ ments (Vierschichtbauelement),

Fig. 1b den Aufbau eines Schaltelements entsprechend Fig. 1a, jedoch mit umgekehrter Schichtenfolge und Polarität,

Fig. 2 ein Diagramm der Kennlinie einer Breakover-Diode nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 ein Diagramm der Kennlinie einer erfindungsgemäßen Breakover-Diode, wobei der Grad der Verrundung ab­ hängig von der Dicke und Dotierung der mittleren Schicht (3) ist,

Fig. 3a ein Diagramm der Stromverstärkung über der angelegten Spannung mit erfindungsgemäß verrundeter Kennlinie,

Fig. 4 ein Beispiel für gleichmäßig verteilte Emitterkurz­ schlüsse; hier runde Emitterkurzschlüsse, verteilt in Form eines Dreieckgitters,

Fig. 5a den schichtweisen Aufbau einer weiteren Ausführungs­ form eines Halbleiterschalters (Fünfschichtbauele­ ment) ,

Fig. 5b eine Ausführung entsprechend der Fig. 5a, jedoch mit umgekehrter Schichtenfolge und Polarität,

Fig. 6 und 7 Schaltungen für die Anwendung in Zündungsanla­ gen,

Fig. 8 Schaltung zur Aufsteilung und Durchschaltung von Hoch­ spannungsimpulsen in Verbindung mit Strom- oder Spannungsquellen.

In Fig. 1a ist ein Halbleiterschaltelement als Vierschichtbau­ element dargestellt mit einer ersten n-dotierten Schicht 1 als kathodenseitigem Emitter, aus einer zweiten p-dotierten Schicht 2 als Basisgebiet, einer dritten n^--dotierten Schicht 3 und einer vierten p-dotierten Schicht als anodenseitigem Emitter. Die zweite Schicht 2 ist ausgedehnter als die erste Schicht 1, wodurch diese gezielt zu einer Kathodenmetallisie­ rung 6 hochreicht, die auch über der ersten Schicht 1 angeord­ net ist. Eine weitere, gegenüberliegende Metallisierung ist als Anodenmetallisierung 7 über der vierten Schicht angeord­ net.

Die Schicht 4 als anodenseitiger Emitter kann auch als p⁺-Be­ reich höher dotiert sein als das p-Basisgebiet der zweiten Schicht 2.

Fig. 1b zeigt eine äquivalente Lösung zu Fig. 1a, lediglich mit umgekehrter Schichtenfolge und umgekehrter Polarität.

In Fig. 2 ist die Kennlinie einer bekannten Ausführungsform eines Vierschichtelements dargestellt, wobei in horizontaler Richtung die am Element anliegende Spannung und in vertikaler Richtung der Strom angegeben sind. Mit U_B0 ist die Kipp­ spannung bezeichnet, mit I_B0 der Kippstrom und mit I_H der Haltestrom. Aus der Kennlinie ist zu ersehen, daß das darge­ stellte Vierschichtelement bei einer bestimmten Kippspannung von einem hochohmigen zu einem niederohmigen Zustand als selbsttätig wirkendes Schaltelement übergeht.

Erfindungsgemäß werden bei einem Vierschichtelement gemäß den Fig. 1a bzw. 1b die zweite Schicht 2 und die dritte Schicht 3 hinsichtlich ihrer Dicke und Dotierung so dimensioniert, daß sich die Raumladungszone beim Anlegen einer Spannung zwischen der Kathodenmetallisierung 6 und der Anodenmetallisierung 7 derart in Richtung auf den nächsten pn-Übergang ausdehnt, daß die entsprechende Stromverstärkung α anwächst und hierdurch ein Kippvorgang ausgelöst wird. Als nächster pn-Übergang kann der zwischen der dritten Schicht 3 und vierten Schicht 4 und/oder der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2 verwendet werden. Der Kippvorgang kann auch dadurch ausgelöst werden, daß die Raumladungszone einen oder beide dieser pn-Übergänge erreicht.

Die Stromverstärkung α_pnp oder α_npn wird als Funktion der anliegenden Spannung so moduliert, daß eine definierte Verrun­ dung der Kennlinie entsteht. Ein typischer Verlauf von α_pnp oder α_npn ist in Fig. 3a dargestellt. Der so eingestellte Verlauf von α_pnp bzw. α_npn verursacht bei höher werdender, externer Spannung mit α anwachsende höhere Sperrströme und damit die in Fig. 3 dargestellte Kennlinie eines erfindungsge­ mäßen Halbleiterschaltelements. Die Verrundung garantiert eine symmetrische Spannungsaufteilung bei einer Reihenschal­ tung der Bauteile.

Um den Haltestrom I_H getrennt vom Kippstrom I_B0 einstellen zu können, wird die Speicherladung der Kippdiode durch die Dicke und Dotierung der n⁻-Zone der Schicht 3 eingestellt, z.B. läßt sich I_H bei gleichem Kurzschlußemitterlayout, gleichem Kippstrom, gleicher Minoritätsträgerlebensdauer und auch sonst unveränderten Designparametern um den Faktor 10 reduzie­ ren, wenn d_n- von 170µm bei 60 Ωcm n^--Silizium auf 280 µm bei 240 Ωcm erhöht wird.

Da U_BO durch den α-Verlauf festgelegt wird, I_H wie oben be­ schrieben weitgehend unabhängig von I_BO eingestellt werden kann, sind beim erfindungsgemäßen Bauelement die drei wichtig­ sten Parameter I_BO, U_BO und I_H weitgehend getrennt einstell­ bar.

Bei Realisierung der vorstehenden Maßnahmen lassen sich unter Verwendung von neutronendotiertem Siliziummaterial, (N_D im Be­ reich 1.0E13-1.0E14 cm^-3, U_B0 900 V), sehr kleine Schwankungen im Haltestrom I_H und der Kippspannung U_B0 erzie­ len (ca. +/-10%).

In Fig. 5a ist ein Halbleiterschaltelement als Fünfschichtele­ ment dargestellt, bei dem zusätzlich zur p-dotierten vierten Schicht 4 eine n⁺-dotierte fünfte Schicht 5 vorgesehen ist, wobei die vierte Schicht 4 zur Anodenmetallisierung 7 hoch­ reicht.

In Fig. 5b ist eine äquivalente Ausführung zu Fig. 5a darge­ stellt mit geänderter Schichtenfolge und geänderter Polari­ tät.

Die oben in Verbindung mit dem Vierschichtelement angegebenen Eigenschaften und Funktionen lassen sich auch bei solchen Fünfschichtbauelementen mit den gleichen Vorteilen realisie­ ren. Bei einem Fünfschichtbauelement stehen für die erfin­ dungsgemäße Funktion zudem die dritte Schicht und die vierte Schicht bei entsprechender Dimensionierung zur Verfügung, wo­ bei sich hier die Raumladungszone beim Anlegen der Spannung ebenfalls an einen oder beide der angrenzenden pn-Übergänge annähern oder diese erreichen kann und hierdurch ein Kippvor­ gang ausgelöst wird.

Die vorstehenden Ausführungen betreffen jeweils das Einzelele­ ment. In Fig. 4 ist beispielhaft eine Ausführungsform darge­ stellt, bei der in den vorbeschriebenen Vier- oder Fünf­ schichtelementen eine Geometrie für die Ausbildung der Zonen 2 bzw. 2 und 4, die nach oben zur Kathoden- bzw. Anodenme­ tallisierung durchreichen, gewählt ist, die eine gleichmäßige Verteilung von injizierenden und nicht-injizierenden Teilflä­ chen aufweist. Dazu sind runde Emitterkurzschlüsse 8 in Form eines Dreieckgitters verteilt. In Fig. 4 entspricht somit die mit Strichen versehene Fläche der ersten Schicht 1 bzw. der fünften Schicht 5 und die Kreisflächen 8 entsprechen der zwei­ ten Schicht 2 bzw. der vierten Schicht 4.

Diese oder ähnliche Ausführungsformen gestatten es, bei der Strukturierung der Emittershorts gleichzeitig den ganzen Halb­ leiterwafer so zu strukturieren, ohne auf die Abmessungen des Einzelbauelements Rücksicht zu nehmen, da jede Unterteilung dieser Strukturierung wieder eine Fläche gibt, die dieselbe gleichmäßige Verteilung von injizierenden und nicht-injizie­ renden Teilflächen (2) und (1) ergibt, solange die Anzahl der Emittershorts ausreichend groß ist, z. B. 30.

Mit einer solchen Ausbildung ist es möglich, Bauelementstapel als Reihenschaltung einzelner Elemente zu fertigen, ohne die Bauteile einzeln und orientiert zueinander verbinden zu müs­ sen. Es können vielmehr fertigprozessierte Siliziumscheiben gestapelt, mit üblichen Verbindungstechniken, wie z.B. Löten, miteinander verbunden und gesägt werden, um den Einzelstapel zu erhalten. Solche Verbindungstechniken werden bisher nur bei Diodenelementen verwendet.

Die Schwankungen der Größen Haltestrom I_H, Kippstrom I_B0 und Kippspannung U_B0 sind bei einem solchen Stapel von Einzelbau­ elementen mit bekannten Fertigungsprozessen besonders gering und liegen etwa bei 10%.

In den Fig. 6 und 7 sind Schaltanordnungen dargestellt, bei denen erfindungsgemäße Stapel aus Halbleiterschaltelementen im Sekundärkreis von Kraftfahrzeugzündanlagen angebracht sind und zur Aufsteilung der Hochspannungsimpulse verwendet wer­ den. Die erfindungsgemäßen Stapel aus Halbleiterschaltelemen­ te sind dabei in unterschiedlichen Ausführungen von Zündungs­ anlagen zu verwenden.

In Fig. 8 ist ein schematisches Schaltbild dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßer Halbleiterschaltelementstapel einer Impulsquelle 9 nachgeschaltet ist, die zusammen mit einer Strom-Spannungsquelle 10 mit einem Verbraucher 11 verbunden ist. Neben der Aufsteilung und Durchschaltung von Hoch­ spannungsimpulsen aus der Hochspannungsquelle 9 wird der er­ findungsgemäße Halbleiterschaltelementstapel gleichzeitig zur elektrischen Trennung der Impulsquelle 9 von der mit niederer Spannung betriebenen Strom-Spannungsquelle 10, die im Ver­ gleich zur Impulsquelle 9 nur gering veränderliche Spannungen oder Ströme aufweist, verwendet.

Claims (14)

1. Halbleiterschaltelement, bestehend aus einer ersten n⁺-do­ tierten Schicht (1) als kathodenseitigem Emitter mit einer Kathodenmetallisierung (6), aus einer zweiten p-dotierten Schicht (2) als Basisgebiet, wobei die zweite Schicht (2) aus­ gedehnter als die erste Schicht (1) ist (Emittershorting) und zur Kathodenmetallisierung (6) hochreicht, aus einer dritten n⁻-dotierten Schicht (3) und aus einer vierten p-dotierten bzw. p⁺-dotierten Schicht (4) als anodenseitigem Emitter mit einer Anodenmetallisierung (7), dadurch gekennzeichnet, daß zwei mittlere Schichten (bei einem Vierschichtelement zweite Schicht 2 und dritte Schicht 3) hinsichtlich ihrer Dicke und Dotierung so dimensioniert sind, daß sich die Raumladungszone beim Anlegen einer Spannung (U) an das Halbleiterschaltele­ ment, wobei die anodenseitige Schicht (vierte Schicht 4) positiver als die kathodenseitige Schicht (erste Schicht 1) ist, derart in Richtung auf den nächsten pn-Übergang (zwi­ schen der dritten Schicht 3 und vierten Schicht 4 und/oder der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2) ausdehnt, daß ein definiertes Anwachsen der entsprechenden Stromverstärkung α (α_pnp und/oder α_npn) als Funktion der Spannung (U) er­ reicht wird, sich dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement erhöht und sich somit eine definierte Verrundung der Kenn­ linie einstellen läßt und hierdurch ein Kippvorgang, der durch die Auslegung der Zonen (1) und (2) vorgegeben ist, aus­ gelöst wird.

2. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Anlegen der Spannung die Raumladungszone den nächsten pn-Übergang (zwischen der dritten Schicht 3 und der vierten Schicht 4 und/oder der ersten Schicht 1 und der zweiten Schicht 2) erreicht, dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement stark anwächst und hierdurch ein Kippvorgang ausge­ löst wird.

3. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere n⁺-dotierte anodenseitige, fünfte Schicht (5) vorgesehen ist.

4. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vierte Schicht (4) ausgedehnter als die fünfte Schicht (5) ist und zur Anodenmetallisierung (7) hoch­ reicht.

5. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei mittleren Schichten (bei einem 5-Schichtbauelement) die dritte Schicht (3) und die vierte Schicht (4) sind und sich die Raumladungszone beim Anlegen einer negativen Spannung, Schicht (5) negativ gegen Schicht (1), ausgehend vom pn-Übergang zwischen Schicht (3) und (4) derart in Richtung auf den pn-Übergang zwischen Schicht (2) und (3) und/oder auf den pn-Übergang zwischen Schicht (4) und (5) ausdehnt, daß die entsprechende Stromverstärkung α (α_pnp und/oder α_npn) anwächst, dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement erhöht wird und hierdurch ein Kippvor­ gang, der durch die Auslegung der Zonen (4) und (5) vorge­ geben ist, ausgelöst wird.

6. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei mittleren Schichten (bei einem 5-Schichtbauelement) die dritte Schicht (3) und die vierte Schicht (4) sind und sich die Raumladungszone beim Anlegen einer positiven Spannung, Schicht (5) positiv gegen Schicht (1), ausgehend vom pn-Übergang zwischen Schicht (2) und (3) derart in Richtung auf den pn-Übergang zwischen Schicht (3) und (4) und/oder auf den pn-Übergang zwischen Schicht (1) und (2) ausdehnt, daß die entsprechende Stromverstärkung α (α_pnp und/oder α_npn) anwächst, dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement erhöht wird und hierdurch ein Kippvor­ gang, der durch die Auslegung der Zonen (1) und (2) vorge­ geben ist, ausgelöst wird.

7. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlegen der Spannung die Raum­ ladungszone den pn-Übergang zwischen der zweiten Schicht (2) und dritten Schicht (3) und/oder der vierten Schicht (4) und fünften Schicht (5) erreicht, dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement stark anwächst und hierdurch ein Kippvorgang ausgelöst wird.

8. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anlegen der Spannung die Raumladungszone den pn-Übergang zwischen der dritten Schicht (3) und vierten Schicht (4) und/oder der ersten Schicht (1) und zweiten Schicht (2) erreicht, dadurch der Sperrstrom durch das Bauelement stark anwächst und hierdurch ein Kippvor­ gang ausgelöst wird.

9. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aber mit invertierter Schichtenfolge - also Schicht (1) ist p⁺-dotiert, Schicht (2) n-dotiert usw. - und entsprechend um­ gekehrter Polarität der Spannungen.

10. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im durchgeschalteten Zustand in der dritten Schicht (3) auftretende Speicherladung zur Steuerung des Haltestroms I_H beeinflußt wird, bevorzugt da­ durch, daß Dicke und/oder Dotierung der Schicht (3) einge­ stellt werden.

11. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwirkungsgrad des pn-Übergangs zwischen der dritten Schicht (3) und der vierten Schicht (4) und/oder der ersten Schicht (1) und der zweiten Schicht (2) gezielt, bevorzugt durch Variation der Gummelzahl der Schicht (4) und/oder der Schicht (2), eingestellt wird.

12. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Emittershorts auf der Kathodenseite (6) und/oder der Anodenseite (7) eine gleich­ mäßige Verteilung über das Bauelement aufweisen.

13. Halbleiterschaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es durch eine Reihenschaltung von n Halbleiterschaltelementen, z.B. in Stapeltechnik, gebil­ det wird und daß es durch die Verrundung der Kennlinien der Einzelelemente die gleichmäßige Aufteilung einer extern angelegten Spannung über alle Einzelelemente ohne externe Be­ schaltung ermöglicht und dadurch eine Kippspannung aufweist, die n-fach so groß ist wie die der Einzelhalbleiterschaltele­ mente.

14. Halbleiterschaltelement nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zur Aufstellung von Hochspannungsimpulsen, bevorzugt im Hochspannungskreis von Kraftfahrzeugzündungen, verwendet wird.