Przedmiotem wynalazku jest tyrystor z bramka wzmacniajaca wyposazony w bramke wspomaga¬ jaca wylaczanie. ¦ Wynalazek dotyczy przyrzadów pólprzewodniko¬ wych, a w szczególnosci tyrystorów z bramka wzmacniajaca majacych mozliwosci bramkowego wspomagania wylaczania. Glównym ograniczeniem tyrystorów mocy byla wartosc dl/dt tzn. szybkosc wzrostu pradu — czyli wlaczanie jako funkcja czasu. Trudnosc stanowi fakt, ze tylko mala czesc przyrzadu odpowiada na sygnal sterujacy i wstep¬ nie wchodzi w stan przewodzenia.Dzialanie przyrzadu jest zalezne od dyfuzji nos¬ ników wlaczajacych pozostale aktywne obszary, która wymaga znacznego czasu. Poczatkowo, w stanie wlaczania, napiecie anoda-katoda spada na¬ tychmiast do okolo 10% wartosci napiecia w sta¬ nie zablokowanym i prad plynie tylko przez te czesci przyrzadu, które sa w stanie przewodzenia, przez to osiaga bardzo duze gestosci i powoduje lokalne nagrzewanie oraz obniza jakosc przyrzadu.Aby uniknac takich efektów oraz mozliwego uszkodzenia tyrystora, typowy zewnetrzny obwód zawiera element indukcyjny ograniczajacy wzrost pradu przy przelaczaniu tyrystora, co jednak po¬ woduje straty mocy i ogólnie ogranicza mozliwosci obwodu.Tyrystory z bramka wzmacniajaca zostaly opra¬ cowane dla uzyskania wiekszej wartosci dl/dt oraz dla zredukowania wymagan na wytrzymalosc pradowa elementów obwodu bramki. Pomocniczy lub pilotujacy tyrystor o ksztalcie pierscieniowym, umieszczony najlepiej centralnie wzgledem glów¬ nego tyrystora, znajduje sie w tej samej plytce 5 pólprzewodnika. Tyrystor pilotujacy i tyrystor glówny maja wspólne obszary anoda-emiter, ano- da-baza i katoda-baza, a obszary katoda-emiter tyrystorów pilotujacego i glównego sasiaduja wzdluz tej samej glównej powierzchni plytki pól- 10 przewodnika. Elektroda bramki j4st umieszczona najlepiej w srodku tyrystora pilotujacego po prze¬ ciwnej stronie wzgledem tyrystora glównego, a elektroda ladujaca lezy na glównej powierzchni plytki pólprzewodnika, po obu stronach zlacza 15 p-n miedzy obszarami katody-emitera J katody- -bazy tyrystora pilotujacego.Tego typu tyrystory moga byc wykorzystywane do szybkiego przelaczania duzych mocy bez za¬ uwazalnych strat rmocy. Konstrukcja ich zapewniai 20 zwiejkszenie wartosci dv/dt przez przewodzenie pradu anodowego bez potrzeby polaryzowania zla¬ cza katodowego w (kierunku przewodzenia oraz przez wytwarzanie bocznego przeplywu pradu, który szybciej polaryzuje zlacze katodowe w kie^ 25 runku przewodzenia.Tyrystory znane sa równiez z dlugich czasów wylaczania, to znaczy czasów potrzebnych do usta¬ lenia wysokiej impedancji tyrystora, czyli stanu zablokowanego, przy przelaczaniu ze stanu prze- 30 wodzenia, o niskiej impedancji. W -prostych struk- 117 3883 turach tyrystorowych powrót do stanu zablokowa¬ nego moze nastapic tylko przez redukcje pradu anoda-katoda do wartosci mniejszej od pradu pod¬ trzymania, przez taki okres czasu, który umozliwi powrót do stanu normalnego warstwy zubozonej w centrum zlacza hloteujaco-przewodzacego, gdy przylozone jest napiecie w kierunku przewodze¬ nia. W ten sposób czas wylaczania zalezy bezpo¬ srednio od czasu dyfuzji nosników — tak dziur jak i elektronów — przez obszary bazowe i od czasów zycia nosników wewnatrz tych obszarów.Tam, gdzie istniala potrzeba osiagniecia krótkie¬ go czasu wylaczania, stosowano dzielona strukture elektrody bramki, obszaru katody-emitera i elek¬ trody katody. Ujemny sygnal sterujacy przykla¬ dany byl do elektrody lub elektrod bramki, o strukturze dzielonej, dla spowodowania przeply¬ wu pradu od katody oraz wstecznej polaryzacji zlacza katodowego pomiedzy obszarami katody- -bazy i katody-emitera. W ten sposób gestosc pra¬ dów w przyrzadzie byla zmniejszana po gwaltow¬ nym spadku do zera pradu obciazenia, w celu unikniecia ponownego wlaczenia przyrzadu przez nagle, ponowne dolaczenie napiecia obciazenia, na przyklad przy duzych czestotliwosciach pr^.cy, 10 do 20 kHz albo tez stan zablokowania o duzej impedancji mógl zostac ponownie wytworzony w tyrystorze, przy ciaglym przeplywie pradu obcia¬ zenia, w warunkach niskiej czestotliwosci lub pra¬ cy stalopradowej. Tyrystory sterowane w pierwszy sposób sa ogólnie zwane tyrystorami z pomocnicza bramka ' wylaczajaca albo GATT, a tyrystory ste¬ rowane w drugi ze sposobów nazywane sa zazwy¬ czaj zaworami sterowanymi bramka albo GCS.Szybko przelaczajace tyrystory mocy sterowane w oba z podanych sposobów potrzebuja zarówno bramki wzmacniajacej ' dla szybkiego wlaczania tyrystora bez duzych strat mocy, jak i bramki po¬ mocniczej dla szybkiego i bezstratnego wylacza¬ nia. Znane konwencjonalne tyrystory z bramka wzmacniajaca nie moga zapewnic wystarczajaco szybkiego wlaczania jak i wylaczania.W tyrystorach z bramkami wzmacniajacymi dla ich wlaczania niemozliwe jest skuteczne przepro¬ wadzanie wylaczania wspomaganego bramka bez wykorzystania oddzielonych bramek dla wlaczania i wylaczania. Obecnie znane bramki wzmacniajace charakteryzuja sie wysoka rezystancja skrosna (np. 10 do 25Q) w kierunku, w którym prad musi plynac w stanie odciecia. Prad wylaczania musi miec polaryzacje przeciwna wzgledem pradu bram¬ ki przy wlaczaniu, a zlacze katodowe miedzy ob¬ szarami katoda-emiter i katoda-baza tyrystora pi¬ lotujacego spolaryzowane . jest zaporowo. Prad musi wiec przeplywac poprzez obszar katoda-baza pod obszarem katoda-emiter, aby dotrzec do elek¬ trody bramki. Wypadkowa, duza rezystancja bar¬ dzo zmniejsza efektywnosc pradu wylaczania bramki. Ponadto w przyrzadzie wystapic moga zaklócenia spowodowana niejednorodnoscia zjawis¬ ka lawinowego w zlaczu katodowym miedzy ob¬ szarami katoda-emiter i katoda-baza tyrystora pi¬ lotujacego.Stosownie do tego korzysta sie z drugiej od¬ dzielnej bramki wylaczajacej, która bocznikuje 388 4 prad bramki pomocniczej obejscia tyrystora pilo- tujacegao. Dioda jest uzyta do utworzenia nisko- omowego przejscia przez druga bramke, omijaja¬ cego tyrystor pilotujacy w przypadku wylaczania. 5 a z drugiej strony, alby uchronic prad bramki przed ominieciem tyrystora pilotujacego w przy¬ padku wlaczania. Dioda jest zazwyczaj wtopiona w elektrode ladunkowa, co zapewnia dzialanie tej elektrody na przemian z bramka wylaczajaca, 10 Wtopienie diody w elektrode ladunkowa uwaza sie za konieczne dla jej wlasciwego usytuowania oraz dla zapewnienia niskorezystancyjnego przej¬ scia przy wylaczaniu. Dlatego trzeba bylo przed¬ siewziac dodatkowe czynnosci zwiazane z wytwo- 15 rzeniem tych specjalnych tyrystorów o krótkich czasach wlaczania i wylaczania, a nadto dla tych przyrzadów wymagane byly specjalne zestawy do montazu i zamykania w obudowie.Wedlug wynalazku tyrystor z bramka wzmac- 20 niajaca, wyposazony w bramke wspomagajaca wy¬ laczanie, zawiera plytke pólprzewodnikowa z po¬ lozonymi naprzeciw siebie, glównymi powierzch¬ niami pierwsza i druga. Tyrystor obejmuje glówne obszary katody-emitera, katcdy-bazy, anody-bazy 25 i ancdy-emitera oraz pilotujacy obtszar katody- -emitera. Elektrody katody i anody sa przymoco¬ wane dla utworzenia kontaktu omowego odpo¬ wiednio z glównym obszarem katody-emitera i obszarem anody-emitera. Elektroda bramki jest 30 przymocowana dla utworzenia kontaktu omowego z obszarem katody-bazy w sasiedztwie ale cdda- lonym od pilotujacego obszaru katody-emitera i od glównego obszaru -katody-emitera.Elektroda ladunkowa jest przymocowana na 35 pierwszej, glównej powierzchni i jest umieszczona w sasiedztwie elektrod bramki i katody dla wy¬ tworzenia kontaktu omowego z pilotujacym obsza¬ rem katody-emitera i obszarem katody-ibazy, po¬ miedzy glównym obszarem katody-emitera a pilo- 40 tujacym obszarem katody-emitera. Zestaw obudo¬ wujacy jest przystosowany do wmontowania ty¬ rystora z bramka wzmacniajaca. Wedlug wynalaz¬ ku zestaw obudowujacy zawiera zespól lokalizu¬ jacy dla usytuowania i zamocowania kontaktu 45 bramki, tworzacego kontakt omowy z elektroda bramki i przystosowanego do usytuowania i za¬ mocowania diody wspólpracujacej z elektroda bramki dla wytworzenia kontaktu omowego z kon¬ taktem bramki zespolu lokalizujacego i elektroda 90 ladunkowa tyrystora, oraz diode uformowana w drugiej plytce pólprzewodnikowej, której domiesz¬ kowane obszary katody i anody tworza miedzy soba zlacze p-n i przylegaja odpowiednio do prze¬ ciwleglych, glównych powierzchni drugiej plytki 55 pólprzewodnika. Ta dioda jest przymocowana do zespolu lokalizujacego w zestawie obudowujacym w okreslonym polozeniu wzgledem kontaktu bram¬ ki. Obszar katody tej diody tworzy kontakt omowy z kontaktem bramki zestawu obudowujacego, ob- 60 szar anody tworzy kontakt omowy z elektroda anody zamocowana na glównej powierzchni dru¬ giej plytki pólprzewodnikowej i przystosowana do tworzenia kontaktu omowego z elektroda ladun¬ kowa tyrystora. gg Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy-5 kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia znany tyrystor z bramka wzmacnia¬ jaca, wyposazony w bramke wspomagajaca wy¬ laczanie, w przekroju poprzecznym i w widoku z przodu, fig. 2 — tyrystor z bramka wzmacniajaca, wyposazony w bramka wspomagajaca wylaczanie, wedlug wynalazku, w przekroju poprzecznym i w widoku z przodu i fig. 3 — powiekszony fragment fig. 2.Przedstawiony na fig. 1 tyrystor obejmuje tyry^ stor pilotujacy 2 o ksztalcie pierscieniowym, umie¬ szczony centralnie wzgledem glównego tyrystora 1, przy czym oba tyrystory wykonane sa w tej sa¬ mej plytce pólprzewodnikowej.Oiba tyrystory maja wspólne obszary anoda- -emiter 3, anoda-foaza 4 i katoda-baza 5, a obszary katoda-emiter 6 i 7 tyrystorów sasiaduja ze soba wzdluz tej samej glównej powierzchni plytki pól¬ przewodnikowej. Elektroda bramki 8 umieszczona jest w srodku pierscienia tyrystora pilotujacego 2.Na zlacze p-n miedzy obszarami katoda-emiter 6 i katoda-baza 5 tyrystora pilotujacego na glówna powierzchnie plytki pólprzewodnikowej nalozona jest elektroda ladunkowa 9* Tyrystor pilotujacy 2 wlaczany jest przez sy¬ gnal sterujacy przylozony do bramki 8, który wplywa do tyrystora, jak to pokazuja strzalki 19, polaryzujace w kierunku przewodzenia zlacze ka¬ todowe miedzy obszarami katoda-emiter 5 i kato¬ da-baza 6 oraz wlaczajac tyrystor 2 od strony we¬ wnetrznej krawedzi katcdy-emitera, gdzie wstrzy¬ kiwany jest prad bramki. Prad anodowy, jak po¬ kazano strzalka 11, tyrystora pilotujacego 2 wy¬ korzystywany jest jako prad bramki przy wla¬ czaniu tyrystora glównego 1, Prad ten przeplywa przez elektrode ladujaca 9 i obszar katoda-baza 5 do boczników katodowych 12 wzdluz wewnetrznej krawedzi obszaru katoda-emiter 7 glównego tyry¬ stora 1, jak wskazuja strzalki 13. Zasadnicza czesc glównego tyrystora 1, zwlaszcza jesli jego struk¬ tura jest wewnetrznie dzielona, zostaje w ten spo¬ sób wstepnie przelaczona do stanu przewodzenia.Z elektroda ladunkowa 9 stopiona, jest dioda 14.Zgodnie-z fig. 2 i 3 tyrystor z bramka wzmac¬ niajaca wyposazony w bramke wspomagajaca wylaczanie sklada sie z tyrystora ze wzmacnia¬ jaca bramka 20, zestawu obudowujacego 21 przy¬ stosowanego do umieszczenia tyrystora 20 i diody 22. Zestaw obudowujacy 21 zawiera zespól loka¬ lizujacy 23, do którego przymocowana jest dioda 22 tworzaca kontakt omowy z tyrystorem 20.Tyrystor 20 jest wprowadzony w pierwsza plyt¬ ke pólprzewodnikowa 24 o pierwszej i drugiej glównych powierzchniach 25 i 26. Plytka pólprze¬ wodnikowa 24 jest krazkiem z monokrystalicznego krzemu o grubosci okolo 0,2 do 0,5 mm.Tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 ma pier¬ wszy 27, drugi 28, trzeci 29 i czwarty 30 obszary domieszkowe o przemiennym typie przewodnosci rozmieszczone w plytce 24 od pierwszej glównej powierzchni 25 do drugiej 26. Zlacza p-n katodo¬ we 31, blokujace 32 i anodowe 33 sa wiec utwo¬ rzone miedzy obszarami odpowiednio 27 i 28, 28 i 29 oraz 29 i 30. W ten sposób uformowany zo¬ staje glówny tyrystor 34. 388 6 Obszary domieszkowe 27 i 30 przylegaja odpo¬ wiednio do pierwszej 25 i drugiej 26 powierzchni * stanowiac obszary odpowiednio katoda-emiter i anoda-emiter glównego tyrystora 34. Obszary do- 5 mleszkowane 28 i 29 znajduja sie wewnatrz plytki 24 przylegajac do glównego obszaru katody-emi- tera i anody-emitera, tworzac obszary odpowiednio katody-bazy i anody-bazy tyrystora 34. Obszar do¬ mieszkowany 28 przylega takze do pierwszej, glów- 10 nej powierzchni 25 centralnie i zewnetrznie wokól obszaru katody-emitera tyrystora glównego 34, a takze do obszaru kaiody-emitera najlepiej w spo¬ sób nieciagly, dla u/tworzenia boczników katodo¬ wych (nie pokazane). 15 Tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 obejmuje równiez piaty obszar domieszkowany 35 przylega¬ jacy do pierwszej glównej powierzchni 25, umie¬ szczony w sasiedztwie pierwszego obszaru domie¬ szkowanego 27 o przeciwnym typie przewodnosci 20 niz drugi obszar domieszkowany 28. Zlacze p-n 36 jest wiec utworzone pomiedzy drugim obszarem domieszkowanym 28 i piatym obszarem domiesz¬ kowanym 35. W ten sposób z obszarów katody-ba¬ zy, anody-bazy i anody-emitera, wspólnych z glów- M nym tyrystorem 34, uformowany zostaje tyrystor pilotujacy 37, Zazwyczaj opisane wyzej obszary domieszko¬ wane wytwarzane sa w plytce pólprzewodnika 24 standardowa technika dyfuzji. Mozna takze je uzyskac w procesie wzrostu epitaksjalnego lufo kombinujac obie te metody. Po wytworzeniu w plytce pólprzewodnikowej 24 obszarów domieszko¬ wanych, plytka ta zostaje umieszczona na elek¬ trodzie anody 38, przy czym druga glówna po¬ wierzchnia 26 plytki styka sie z glówna po¬ wierzchnia elektrody. Zazwyczaj elektroda anody 38 wykonana jest z molibdenu lub wolframu, ma ksztalt kolowy, jest co najmniej tak duza jak plytka pólprzewodnika 24 i ma 1,3 do 2 mm gru¬ bosci. Elektroda anody 38 jest wtopiona w druga glówna powierzchnie 26 plytki pólprzewodnika 24 przez podgrzanie dokladnie zlaczonych elektrody 38 i plytki 24 w obojetnej atmosferze np. w argo¬ nie, do temperatury okolo 680°C. W ten sposób elektroda 38 stanowi pozadany niskoomowy* kon¬ takt z obszarem anody-emitera na calej drugiej . powierzchni 26.Tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 zawiera 50 równiez elektrode katody 39, elektrode bramki 40 i elektrode ladunkowa 41. Elektroda katody 39 przytwierdzona jest na pierwszej glównej po¬ wierzchni 25 dajac pozadany niskoomowy kontakt z obszarem katody-emitera tyrystora glównego 34, 55 w postaci pierwszego obszaru domieszkowanego 27.Elektroda 39 jest korzystnie elektroda wymodelo¬ wana w okreslony wzór, dla umozliwienia uksztal¬ towania elektrody ladujacej 41 w taki sposób, aby wnikala w obszary hiepokryte elektroda katody. 60 Znana tego rodzaju konstrukcje okresla sie mia¬ nem „platek sniegu". Elektroda katody 39 zapew¬ nia równiez kontakt omowy z obszarem katody- -bazy w postaci drugiego obszaru domieszkowa¬ nego 28, przy bocznikach katodowych 28A oraz 65 przy zewnetrznych obrzezach obszaru katody-emi-117 388 7 8 tera, co nie zostalo pokazane, dla zapewnienia zdolnosci szybkiego wlaczania.Elektroda bramki 40 jest przymocowana na pierwszej glównej powierzchni 25 dla zapewnienia korzystnie niiskoomowego kontaktu z obszarem katody-bazy 28 i umieszczona jest w sasiedztwie obszaru katody-emitera 35 po przeciwnej stronie niz glówny obszar katody-emitera 27. Elektroda ladujaca 41 przymocowana jest do pierwszej glów¬ nej powierzchni 25 i umieszczona w sasiedztwie elektrod katody i anody 39 i 40 aby zapewnic mo¬ zliwe niskoomowy kontakt z obszarem pilotujacym katody-emitera 35 i obszarem katody-bazy 28 po¬ miedzy obszarami katody-emitera zasadniczym i pilotujacym 27 i 35. Elektroda ladujaca 41 jest struktura zlozona, z promieniscie rozchodzacymi sie czesciami zachodzacymi na obszar katody-emi¬ tera 27 i wchodzacymi w przerwy elektrody ka¬ tody 39. Promieniscie rozchodzace sie czesci tworza niskoomowe kontakty z obszarem katody-bazy 28 przylegajacym do obszaru glównej katody-emitera 27. Katoda 39, bramka 40 i elektroda ladujaca 41 moga byc wykonane z dowolnego odpowiedniego metalu, na przyklad z aluminium, zapewniajacego niskoomowy kontakt z plytka pólprzewodnika 24.Najlepiej, gdy daje sie on — tak jak aluminium — rozpylac katodowo lub osadzac z gazu na plytce pólprzewodnika. Najlepiej elektrody 39, 40 i 41 rozpylac katodowo lub osadzac z gazu do grubosci typowo okolo 5 um do 10 ^m. Elektrody 39, 40 i 41 sa .formowane przez ich nalozenie na calej po¬ wierzchni, a nastepnie selektywne usuwanie war¬ stwy napylonej w standardowych procesach foto¬ litograficznego maskowania i wytrawiania. Ufor¬ mowane w ten sposób elektrody 39, 40 i 41 tworza niskoomowe kontakty opisane powyzej, jednakze w pewnych rozwiazaniach moze byc korzystne spiekanie, dla osiagniecia jeszcze nizszej rezystan¬ cji kontaktu.Tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 jest za¬ zwyczaj wykanczany przez docieranie w znany sposób bocznych powierzchni 42 plytki pólprze¬ wodnika 24 by byly one skosne, dla uksztaltowa¬ nia pola elektrycznego w tyrystorze, i trawiony obrotowo dla zredukowania efektu uplywu kra¬ wedziowego i ewentualnie lokalnych uszkodzen powierzchniowych. Ukosne boczne powierzchnie 42 sa nastepnie .pokrywane odpowiednia powloka pa¬ sywujaca 43. Materialem szczególnie uzytecznym dla tego zastosowania jest alizaryna polaczona z krzemem lub zywica epoksydowa. Powloka pasy- wujaca 43 znacznie redukuje wplywy atmosferycz¬ ne na plytke pólprzewodnika 24 i, co za tym idzie, na tyrystor 20.Kompletny tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 jest umieszczony w zestawie obudowujacym 21.Zestaw 21 sklada sie z dolnego zestyku mocujacego 44, na przyklad z miedzi pokrytej niklem, z do¬ kladnie plaska górna powierzchnia 45 wspólpracu¬ jaca z elektroda anody 38. Zestyk mocujacy ma równiez na obrzezu kolnierz 46 przymocowany na przyklad przez zgrzewanie lub lutowanie, który wspólpracuje z ceramicznym elementem rurowym 47 stanowiacym zewnetrzne zespolu 21. Do ele¬ mentu rurowego przymocowany jest kolnierz 48f typowo z miedzi, wspólpracujacy z górnym zesty¬ kiem mocujacym 69 zestawu 21, jak opisano po¬ nizej.Tyrystor z bramka wzmacniajaca 20 jest umie- 5 szczony posrodku i utrzymywany w tej pozycji na dolnym zestyku mocujacym 44 przez cylin¬ dryczny odstepnik 50, który jest montowany na cylindrycznych powierzchniach dolnego zestyku mocujacego 44 (jak pokazano) lub naprzeciw ru¬ rowego elementu ceramicznego 47 (nie pokazano).Odstepnik 50 wykonany jest zazwyczaj z poli- tetrafluoroetylenu lub innych materialów izola¬ cyjnych o odpowiedniej sprezystosci i odpornosci na wstrzasy.Dioda 22, przymocowana do zespolu lokalizujace¬ go 23 przez zgrzewanie lub lutowanie, wykonana jest w drugiej plytce pólprzewodnikowej 51, ty¬ powo z monokrysztalu krzemu, o dwóch, polozo¬ nych naprzeciw siebie, glównych powierzchniach 52 i 53. Obszary domieszkowane katody i anody 54 i 55 o przeciwnych typach przewodnosci przy¬ legaja do pierwszej i drugiej glównej powierzchni 52 i 53 i wnikaja w plytke 51 tworzac miedzy soba zlacze p-n 56. Obszary katody i anody 54 i 55 po¬ winny byc wykoname w standardowym procesie dy¬ fuzyjnym. Elektrody katody 57 i anody 58, najle¬ piej aluminiowe, sa przymocowane do pierwszej 52 i drugiej 53 glównych powierzchni plytki 51, by zapewnic niskoomowy kontakt z wlasciwymi obszarami domieszkowanymi katody 54 i anody 55..Zespól lokalizujacy 23 jest cylindrycznym ele¬ mentem z metalu, na przyklad molibdenu lub wolframu, jesli to mozliwe pokrytym zlotem lub czyms podobnym zapobiegajacym utlenianiu. Ze¬ spól 23 ma wneke 59 rozciagajaca sie od jego obrzeza do czesci centralnej z otworem 60 przez srodek wneki 59 sluzacym do podtrzymywania kontaktu bramki. Zespól lokalizujacy 23 obejmuje równiez wglebienie *61 umieszczone naprzeciw wne¬ ki 59, przystosowane do umiejscawiania i moco¬ wania diody 22 wzgledem kontaktu bramki.Dioda 22 jest przymocowana do zespolu lokali¬ zujacego 23 we wnece 61 typowo przez zgrzanie lub przylutowanie elektrody katody 57. W pew¬ nych przypadkach druga plytka pólprzewodnika 51 moze byc przymocowana bezposrednio do ze¬ spolu lokalizujacego 23 we wnece 61, tak ze ze¬ spól 23 stanowi kontakt omowy z domieszkowa¬ nym obszarem katody 54 bedac w ten sposób in¬ tegralna elektroda katody 57. Kontakt bramki 62 jest takze umieszczony i uformowany w zespole 23 przez przeprowadzenie odizolowanego konca izolowanego przewodu 63 przez otwór 60 i za¬ prawienie tego konca drutu 63 jak pokazano na fig. 3. Koniec przewodu 63 zostaje nastepnie za¬ giety we wnece 59 zespolu lokalizujacego 21 jak to bedzie opisane.W ten sposób dioda 22 zostaje umiejscowiona i zamocowana we wnece 61 zespolu lokalizujacego 23 wzgledem kontaktu bramki 62. Odstep pomie¬ dzy elektroda anody 58 i diody 22 i kontaktem bramki 62 jest taki, by odpowiadal odstepowi mie¬ dzy elektroda ladujaca 41 i elektroda bramki 40 tyrystora z bramka wzmacniajaca 20, natomiast elektroda katody 57 diody 22 tworzy kontakt omo- 15 20 25 30 35 40 45 10 U 609 •wy z kontaktem bramki 62 poprzez zespól lokali¬ zujacy 23.Zespól lokalizujacy 23 z wmontowanymi dioda 22 i kontaktem bramki 62 jest montowany na wcisk w izolujacym elemencie trzymajacym 64 z wyzlobieniem 65, odpowiadajacym wnece 59 w zespole lokalizujacym 23, przez która przewleczo¬ ny jest izolowany przewód 63. Zespól lokalizujacy 23 jest odsuniety od podstawy 66 elementu trzy¬ majacego 64 przez konwencjonalna pierscieniowa przekladnie^ 6T, 'która wywiera odpowiedni nacisk oraz zapewnia wstrzasoodpornosc zamocowania kontaktu bramki 62 i elektrody anody 58 wzgle¬ dem elektrody bramki 40 i elektrody ladujacej 41, jak to ponizej opisano.Element trzymajacy 64 jest nastepnie umie¬ szczany w centralnym wglebieniu 68 górnego zestyku mocujacego 69 zestawu obudowujacego 21.Element trzymajacy 64 wraz z opisanymi powyzej elementami moze byc przytwierdzony we wgle¬ bieniu 68 przez montowanie na wcisk, klejenie lub w inny odpowiedni sposób.Zespól lokalizujacy 23 z dioda 22 i wmontowa¬ nym kontaktem bramki 62 jest nastepnie umie- .szczony w zestawie obudowujacym 21 przez uloze¬ nie górnego zestyku mocujacego 69 ponad otwar¬ tym koncem ceramicznego elementu rurowego 47.Górny zestyk mocujacy 69 wykonany jest na przyklad z miedzi dla zapewnienia jednakowej rozszerzalnosci cieplnej. Górny zestyk mocujacy 69 zaopatrzony jest w kolnierz 70 przymocowany na obrzezu, na [przyklad przez zgrzewanie lufo lu¬ towanie, który wspólpracuje z kolnierzem 48 ele¬ mentu ceramicznego 47. Swobodny odizolowany koniec przewodu 63 jest przeciagniety przez rowek 69A w zestyku montazowym 69 i izolujacej tulei 71 w zewnetrznej elektrodzie przewodzacej 72, któ¬ ra przechodzi przez cylindryczna czesc ceramicz¬ nego elementu rurowego 47 tworzac z nia kontakt omowy.Zestaw obudowujacy 21 z tyrystorem z bramka wzmacniajaca 20, dioda 22 i zespolem lokalizuja¬ cym 23 jest nastepnie hermetycznie zamykany przez przylutowanie miekkie lub twarde kolnierza 70 górnego zestyku mocujacego 69 do kolnierza 48 elementu ceramicznego 47. Po zamknieciu przewi¬ dziane jest laczenie cisnieniowe przez zespól do¬ ciskajacy dla zapewnienia niskoomowych kontak¬ tów — dolnego zestyku mocujacego 44 do elektro¬ dy anody 38 tyrystora 20, elektrody anody 58 dio¬ dy 22 do elektrody ladujacej 41 tyrystora 20 i kon¬ taktu bramki 62 do elektrody bramki 40 tyrystora z bramka wzmacniajaca.Zespól dociskowy w tym rozwiazaniu sklada sie :z kolnierza 46 dolnego zestyku mocujacego 44 i kolnierza 70 górnego zestyku mocujacego 69, oba o ksztalcie litery s. Cisnienie przylozone do obudo¬ wy daje polaczenie na wcisk przez wepchniecie kolnierzy 46 i 70 do wewnatrz przez zewnetrzne obciazenia. Odpowiednio duze zewnetrzne cisnie¬ nie przylozone dla uformowania polaczenia na wciski i zapewnienia niskoomowego polaczenia od¬ powiednich kontaktów i elektrod nie powinno byc :az tak duze, by spowodowac pekniecia plytek pól¬ przewodnika podczas pózniejszych dzialan nad 388 1° przyrzadem i jego pracy. Typowa sila wywierana przez zespól dociskajacy ma dawac cisnienia po¬ miedzy 6,896 108 a 34,48.10« N/m* a najlepiej 13,8.10* a 27,58.10fl N/m*. Sily te, biorac pod uwage 3 wiekszy zakres cisnien, sa uwarunkowane niere- gularnosciami powierzchni elektrod i kontaktów.Oczywiscie im mniejszy jest calkowity obszar fi¬ zycznego kontaktu miedzy elektrodami i kontak¬ tami, tym wieksze jest cisnienie wywierane na po- 10 wierzchnie plytki pólprzewodnika 24 dla danej sily nacisku.Koncowym rezultatem jest tyrystor z bramka wzmacniajaca wyposazony w bramke wspomaga¬ jaca wylaczanie wykonany w sposób prosty i nie- 1B drogo przy wykorzystaniu konwencjonalnego tyry¬ stora z bramka wzmacniajaca, W ten sposób wy¬ nalazek eliminuje potrzebe uzycia specjalnego ty¬ rystora ze wzmacniajaca bramka dla wyposazenia go w bramke wspomagajaca wylaczanie jak rów- jq niez wielu kosztownych czynnosci wytwórczych wymaganych uprzednio dla wytworzenia tyry¬ storów z bramka wzmacniajaca, wyposazonych w bramke wspomagajaca wylaczanie.Dzialanie urzadzenia pokazane jest strzalkami m na figurze 3. Dla wlaczenia, napiecie sterujace jest podawane pomiedzy zestyki mocujace 44 i 69 i elektrody anody 38 i katody 39, na tyrystor z bramka wzmacniajaca 20. Dolaczone napiecie obciazenia jest takie, ze tyrystor ma duza impe- M danej e i jest w stanie zablokowania w kierunku przewodzenia. Nastepnie dodatni prad, odpowiedni do wlaczania tyrystora pilotujacego 37, doprowa¬ dzony jest do elektrody bramki 40 przez przewód 63 i kontakt bramki 62. Prad ten rozplywa sie na boki, jak to pokazuja strzalki 73, polaryzujac w kierunku przewodzenia zlacze katodowe 36 tyry¬ stora pilotujacego 37. Taka polaryzacja zlacza ka¬ todowego 36 powoduje wstrzykniecie nosników w obszar katody-bazy 28 tyrystora pilotujacego 37 i nastepnie przelacza tyrystor 37 w 6tan przewo¬ dzenia czyli niskoimpedancyjny, kiedy prad ano¬ dy, pokazany przez strzalki 74, od elektrod anody 38 wplywa w obszar katody-emitera pilota 35.Prad anody z kolei rozplywa sie z obszaru katody- -emitera 35 przez elektrode ladunkowa 41, obszar 45 katody-bazy 28 i boczniki katodowe 28A, usytuo¬ wane wzdluz wewnetrznej krawedzi glównego obszaru katody-emitera 27, do elektrody katody 39, jak to wskazuja strzalki 75. Tenze boczny prad anody plynacy z tyrystora pilotujacego 37 pola- ° ryzuje w kierunku przewodzenia zlacze katodowe 31 glównego tyrystora 34 i powoduje wstrzyknie¬ cie nosników w obszar katody-bazy 28 oraz prze¬ laczenie glównego tyrystora 34 ze stanu zabloko¬ wanego, o duzej impedanoji, do stanu przewodze- 85 nia o malej impedancji. Prad anody tego tyry¬ stora wskazuja strzalki 76.Podczas wlaczania prad nie plynie do elektrody ladunkowej 41 przez diode 22, poniewaz jest ona spolaryzowana zaporowo.Przy wylaczaniu tyrystora sterowanego w spo¬ sób GATT, np. przy wysokich czestotliwosciach pracy, ponad 10 kHz, prad anody jest przelaczony do zera, a obszar anody-bazy 29 ma duza gestosc 65 nosników. Po przylozeniu napiecia obciazenia w117 11 kierunku przewodzenia ujemny prad bramki wspo¬ magajacej plynie przez kontakt bramki 62 do dio¬ dy 22 przez zespól lokalizujacy 23. Zlacze p-n 56 diody 22 jest spolaryzowane w kierunku przewo¬ dzenia przez ujemny prad bramki wspomagajacej, 5 co z kolei wywoluje boczny przeplyw pradu od elektrody katody 39 przez boczniki katodowe 28A, obszar katody-bazy 28, elektrode ladujaca 41, dio¬ de 22, zespól lokalizujacy 23 do koncówki przewo¬ du 63, jak pokazuja strzalki 77. Talki boczny roz- 10 plyw pradu dazy do za zlacza p-n 31 i przeciwstawia sie rozplywowi pra¬ du istniejacemu w obszarze katody-bazy 28, któ¬ ry zmierza do spolaryzowania zlacza p-n 31 w kierunku przewodzenia. W ten sposób bramka 15 wspomagajaca redukuje niebezpieczenstwo, ze ponownie przylozone napiecie w kierunku prze¬ wodzenia wlaczy przyrzad, w zwiazku z czym na¬ piecie w kierunku przewodzenia moze byc przy¬ lozone w krótszym czasie po przelaczeniu do zera m pradu obciazenia anody — z definicji zmniejszajac czas wylaczania przyrzadu.Dla wylaczenia tyrystora pracujacego w sposób CGS (np. z niska czestotliwoscia lub stalopradowo) do kontaktu bramki 62 i diody 22 ujemny prad ^ bramki doprowadza sie przez zespól lokalizujacy, podczas gdy napiecie obciazenia pozostaje przylo¬ zone pomiedzy elektrodami anody 38 i katody 39t Ujemny prad bramki polaryzuje zlacze p-n 56 diody 22 w kierunku przewodzenia, powodujac ^ boczny rozplyw pradu, jak wskazuje strzalka 77 — od elektrody katody 38, przez boczniki katodo¬ we 28A, obszar katody-bazy 28, elektrode ladujaca 41, diode 22 i zespól lokalizujacy do koncówki przewodu 63. W ten sposób napiecie na zlaczu ka- w todowym 31 jest zmniejszone do wartosci ponizej 0,7 Vi przerwane jest wewnetrzne sprzezenie zwrotnew ekwiwalentnych strukturach tranzysto¬ rowych glównego tyrystora. Daje to ponowne usta¬ lenie stanu zablokowania o wysokiej impedancji w glównym tyrystorze 34, w momencie gdy napie¬ cie obciazenia pozostaje w dalszym ciagu przylo¬ zone do przyrzafdu.Zastrzezenie patentowe 45 Tyrystor z bramka wzmacniajaca, wyposazony w bramke wspomagajaca wylaczanie, zawierajacy 12 plytke pólprzewodnikowa z polozonymi na¬ przeciw siebie, glównymi powierzchniami pier¬ wsza i druga, przy czyim ten tyrystor obejmuje glówne obszary katody-emitera, katody-bazy, ano- dy-bazy i anody-emitera oraz pilotujacy obszar katody-emitera, elektrody katody i anody przy¬ mocowane dla utworzenia kontaktu omowego od¬ powiednio z glównym obszarem katody-emitera i obszarem anody-emitera, elektrode -bramki przy¬ mocowana dla utworzenia kontaktu omowego z obszarem katody-bazy w sasiedztwie ale oddalo¬ nym od pilotujacego obszaru katody-emitera i od glównego obszaru katody-emitera, elekrode ladun¬ kowa przymocowana na pierwszej, glównej po¬ wierzchni, umieszczona w sasiedztwie elektrod bramki i katody dla wytworzenia kontaktu omo¬ wego z pilotujacym obszarem katody-emitera i obszarem katody-bazy, pomiedzy glównym ob¬ szarem katody-emitera a pilotujacym obszarem katody-emitera, zestaw obudowujacy, przystoso¬ wany do wmontowania tyrystora z bramka wzmac¬ niajaca, znamienny tym, ze zestaw obudowujacy (21) zawiera zespól lokalizujacy (23) dla usytuowa¬ nia i zamocowania kontaktu bramki (62), tworza¬ cego kontakt v omowy z elektroda bramki (40- i przystosowanego do usytuowania i zamocowania diody (22) wspólpracujacej z elektroda bramki (40) dla wytworzenia kontaktu omowego z kontaktem bramki (62) zespolu lokalizujacego (23) i elektroda ladunkowa (41) tyrystora (20) oraz dioda <22) ufor¬ mowana w drugiej plytce pólprzewodnikowej (51), której domieszkowane obszary katody (54) i anody (55) tworza miedzy soba zlacze p-n (56) i przyle¬ gaja odpowiednio do przeciwleglych, glównych po¬ wierzchni (52, 53) drugiej plytki pólprzewodniko¬ wej (51), przy czym dioda (22) jest przymocowana do zespolu lokalizujacego (23) w zestawie obudo¬ wujacym (21) w okreslonym polozeniu wzgledem" kontaktu bramki (62), obszar katody (54) diody tworzy kontakt omowy z kontaktem bramki (62 zestawu obudowujacego (21), obszar anody (55) tworzy kontakt omowy z elektroda anody (58) za¬ mocowana na glównej powierzchni (53) drugiej" plytki pólprzewodnikowej (51) i przystosowana do tworzenia kontaktu omowego z elektroda ladun¬ kowa (41) tyrystora (20).117 388 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL