DE8000556U1

DE8000556U1 - Thyristor mit kurzgeschlossenem Emitter für kurze Stromflußdauer

Info

Publication number: DE8000556U1
Application number: DE8000556U
Authority: DE
Original assignee: Semikron GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron GmbH and Co KG
Publication date: 1981-01-08

Description

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12799/011 10. 1. 1980 PA-Bu/ul

THYRISTOR PIIT KURZGESCHLOSSENEM EMITTER FÜR KURZE STROMFLUSSDAUER

Die Erfindung betrifft einen Thyristor mit kurzgeschlossenem Emitter für kurze Stromflußdauer, be;', welchem der durch die Stromflußdauer bestimmte Bereich der Zündausbreitung frei von Durchbrüchen der Basiszone durch die Emitterzone ist.

Bekannte Ausführungsformen von Thyristoren weisen einen scheibenförmigen Halbleiterkörper auf, dessen Emitterfläche mit vielen, über die Fläche verteilten Durchbrüchen versehen ist. Eine derartige Anordnung der Durchbrüche beeinträchtigt insbesondere bei kurzer Stromflußdauer die Zündausbreitung,

Weiter sind Bauformen bekannt, deren Halbleiterkörper nur in der äußeren, von der Steuerelektrode entfernten Randzone mit fein verteilten Durchbrüchen versehen ist. Eine solche Anordnung zeigt wohl die gewünschte Zündausbreitung, genügt aber nicht allen Anforderungen an das du/dt-Verhalten. Da jedoch die Strombelastbarkeit und damit auch die Überstrombelastbarkeit durch die gesamte Emitt&rflache bestimmt wird, und da der von Durchbrüchen freie Flächenbereich mit Rücksicht auf die Notwendigkeit eines optimalen dynamischen l/erhaltens nicht beliebig groß gemacht werden kann, erfüllt eine solche Ausgestaltung nicht die generelle Forderung nach hoher

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Oaf Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Thyristoren für kurze Strömflußdauer zu schaffen, die optimales Ourchschaltv/erhalten und hohe Uberstrombelastbarkeit aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Thyristor der eingangs genannten Art darin, daß die Emitterzone in einer durch die v/orgesehene Stromflußdauer bestimmten Entfernung von dem der Steuerelektrode gegenüberliegenden Rand der Emitterzone durch einen ringförmigen, zur Steuerelektrode konzentrischen Durchbruch der Basiszone unterteilt ist, und daß der daran anschließende, won der Steuerelektrode entferntere Bereich eine durch die gewünschte Überstrombelastbarkeit bestimmte Flächenausdehnung aufweist.

Der ringförmige Durchbruch kann ein- oder mehrmals unterbrochen ausgebildet sein.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß der an den ringförmigen Durchbruch angrenzende, von der Steuerelektrode entferntere Bereich der Emitterfläche zumindest teilweise fein verteilte Durchbrüche aufweist.

Der Vorteil des Gegenstandes der Erfindung besteht in der gleichzeitigen Optimierung der Zündausbreitung, in dem Bereich der Stromflußdauer, der kritischen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit du/dt und der Überstrombelastbarkeit.

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Anhand der in dan Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele wird der Gegenstand der Erfindung aufgezeigt und erläutert. Figur 1 zeigt ih Draufsicht den kreiseeheibenförmigen Halbleiterkörper eines Thyristors mit Emitterzone, die eine zentrale Aussparung für eine Steuerelektrode aufweist, und mit einem die letztere konzentrisch einschließenden, ringförmigen Durchbruch, und in Figur 2 ist ein sechseckförmiger Halbleiterkörper dargestellt, bei welchem eine ringförmige Steuerelektrode vorgesehen ist, die einen ringförmigen Durchbruch konzentrisch einschließt.

Bei dem in Figur 1 gezeigten kreisscheibenförmigen Halbleiterkörper 1 ist die bis zur Mantelfläche verlaufende Emitterzone 11 durch den kreisringförmigen Durchbruch 121 in zwei konzentrische Teile 11a und 11b aufgeteilt. Der innere Bereich 11a weist eine zentrale Aussparung für die strichliniert dargestellte Steuerelektrode 15 auf, und zwischen dieser und dem inneren Rand des Bereiches 11a tritt die angrenzende Basiszone an die Oberfläche. Die radiale Ausdehnung des Bereiches 11a wird durch die erforderliche Zündausbreitung bei der vorgesehenen Stromflußdauer bestimmt. Der Bereich 11a ist frei von Durchbrüchen der Basiszone. Der diesen Bereich 11a begrenzende ringförmige Durchbruch 121 kann eine oder mehrere Unterbrechungen aufweisen, wie dies mit 11c bezeichnet ist. Der ringförmige Durchbruch 121 ersetzt in vorteilhafter Ueise eine Vielzahl von fein verteilten Durchbrüchen, welche in einem breiteren kraisringförmigen Bereich angeordnet werden müßten, um die Forderung nach bestmöglichem du/dt-Uerhalten zu erfüllen. Bei einem solchen Flächenbereich mit vielen Durchbrüchen

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wäre jedoch die Optimierung der ZUndäusbreituhg für die vorgesehene Ströfflflußdauer des Thyristors nicht gfc'idMhrieisteti

Oie Breite des ringförmigen Durchbruchs 121 ist unkritisch. Für seine fläche gilt die Forderung, daG

• ie im wesentlichen gleich der Gesamtfläche der bei bekannten Anordnungen vorgesehenen fein v/erteilten Ourchbrüche in dem von dem Durchbruch 121 umschlos- »enen Bereich 11a der Emitterzone sein soll.

Oer äuQere Abschnitt 11b der Emitterzone kann fein «erteilte Durchbrüche 122 aufweisen, wodurch allenfalls die Optimierung der Größe du/dt gewährleistet 1st. Die Flächenausdehnung der beiden Bereiche 11a und 11b bestimmt die Überstrombelastbarkeit des Halbleiterkörpers.

Figur 2 zeigt einen Halbleiterkörper in der für eine flute Flächennutzung einer großflächigen Halbleiter-

• usgangsscheibe besonders günstigen Sechseckfor.m. Für den Halbleiterkörper 3 ist eine nur teilweise •trichliniert dargestellte ringförmige Steuertlsktrode 35 vorgesehen, die etwa entsprechend dem einbeschriebenen Kreis des Sechsecks verläuft. Auf beiden Seiten dieser kreisringförmigen Elektrode 35 tritt die an die Emitterzone angrenzende Ba-•iszone 32 an die Oberfläche. Die Emitterzone 31 ist durch den ringförmigen Basiszonendurchbruch 321 in die konzentrischen Bereiche 31a und 31b unterteilt. Der äußere, der Steuerelektrode benachbarte Bereich 31a ist frei von Durchbrüchen. Nach Bedarf kann der zentrale Bereich 31b noch fein verteilte Durchbrüche aufweisen, wie dies in Figur 1 mit

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122 dargestellt ist.

Der ringförmige Dutchbruch 321 kann in Form won mehreren^ vohBihahdef getrennten Ringsegmenten ausgebildet sein.

Bei der Herstellung des tiegenstandes der Erfindung wird zunächst in einer Halbleiterscheibe des einen Leitfähigkeitstyps durch allseitiges Diffundieren von Störstellenmaterial des anderen Leitfähigkeitstyps eine pnp-Struktur erzeugt. Danach uird die Scheibe mit einer Oxidschicht v/ersehen, die mit-» hilfe eines Fotolackprozesses an den zur Ausbildung der Emitterzone vorgesehenen Flächenbereichen entfernt uird. Anschlie3end werden durch Diffundieren von Dotierungsmaterial des einen Loitfähigkeitstyps die durch den ringförmigen Durchbruch 121 ge^ trennten Emitterzonenbereiche 11a und 11b gebildet, und danach erfolgt das Anbringen der Steuerelektrode auf der Basiszone und der Laststromelektrodsn auf den Emitterflachen ·

Claims

1. Thyristor mit kurzgeschlossenem Emitter für kurze Stromflußdauer, bei welchem der durch die Stroinflußdauer bestimmte Bereich der Zündausbreitung frei won Durchbrüchen der Basiszone durch die Emitterzone ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Emitterzone (11) in einer durch die vorgesehene Stromflußdauer bestimmten Entfernung von dem der Steuerelektrode gegenüberliegenden Rand der Emitterzone durch einen ringförmigen, zur Steuerelektrode konzentrischen Durchbruch (121,321) der Basiszone unterteilt ist, und

■iaQ der daran anschließende, von der Steuerelektrode entfd£-nteiβ Bereich (11b, ""b) eine durch die gewünschte Übersbrombelastbarkeit bestimmte Flächenausdehnung aufweist.

2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Durchbruch (121,321) aus zwei oder mehr Segmenten besteht.

3. Thyristor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an den ringförmigen Durchbruch (121, 321) anschließende, von der Steuerelektrode entferntere Bereich (11b, 31b ) zumindest teilweise fein verteilte Durchbrüche (122) aufweist.

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