DE10007416C1 - Steuerbare Halbleiteranordnung und ihre Verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine steuerbare Halbleiteranordnung aus einem MOS-Feldeffekttransistor (t), einer Diode (D) und einer Schottky-Diode (SD), bei der Source oder Drain des MOS-Feldeffekttransistors (T) mit der Anode (A) der Diode (D) und Drain bzw. Source des MOS-Feldeffekttransistors (T) mit der Anode der Schottky-Diode verbunden sind. Bei dieser steuerbaren Halbleiteranordnung ist die Bulk-Zone des MOS-Feldeffekttransistors (T) über den Anodenkontakt (8) der Diode (D) mit Source oder Drain dieses Feldeffekttransistors (T) verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine steuerbare Halblei­ teranordnung aus einem MOS-Feldeffekttransistor, einer Diode und einer Schottky-Diode, bei der Source oder Drain des MOS- Feldeffekttransistors mit der Anode der Diode und Drain bzw. Source des MOS-Feldeffekttransistors mit der Anode der Schottky-Diode verbunden sind.

Wenn Induktivitäten geschaltet werden sollen, werden bevor­ zugt sogenannte Freilaufdioden eingesetzt. Als Beispiele hierfür seien Gleichstromsteller mit "Buck-Topologie (vgl. Fig. 3) mit einem Schalter S, einer Induktivität I, einer Freilaufdiode D und einem Kondensator C, mit Boost-Topologie" (vgl. Fig. 4) oder mit "Buck-Boost-Topologie" (vgl. Fig. 5), Zweiquadrantensteller (vgl. Fig. 6), Vierquadrantensteller (vgl. Fig. 7) oder auch Wechselrichter für verschiedenphasige Wechselspannungen und -ströme, nämlich Einphasen-Wechselrich­ ter (vgl. Fig. 7) und Dreiphasen-Wechselrichter (vgl. Fig. 8) genannt (vgl. K. Heumann, "Grundlagen der Leistungselektro­ nik", Teubner, Stuttgart, 1989. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei den Induktivitäten um induktive Lasten oder Fil­ terinduktivitäten handelt. Freilaufdioden ermöglichen jedenfalls einer Induktivität nach Unterbrechung ihres Hauptstrompfades die Aufrechterhaltung des Stromes über einen speziellen Freilaufkreis und verhindern so das Entstehen au­ ßerordentlich hoher Spannungen an den Anschlüssen der Induk­ tivität. Dies ist wichtig, um mit diesen Anschlüssen verbun­ dene Bauelemente vor Überlastung und Zerstörung zu schützen. Um die Verluste im Freilaufkreis so gering wie möglich zu halten, sollten Freilaufdioden über eine möglichst geringe Flußspannung verfügen. Der Spannungsabfall in Durchlaßrich­ tung der Diode sollte also auf der einen Seite möglichst niedrig sein. Auf der anderen Seite sollte das Sperrvermögen einer Freilaufdiode aber in der Regel mindestens den über der Induktivität oder der angeschlossenen Last auftretenden Span­ nungen genügen. Aus diesem Grund werden für Freilaufdioden bevorzugt sogenannte pin-Dioden eingesetzt. Diese bestehen bekanntlich aus einem hochdotierten p-leitenden Gebiet (p- Emitter) und einem n-leitenden Gebiet (n-Emitter), wobei zwi­ schen dem p-leitenden Gebiet und dem n-leitenden Emitter eine weite, niedrig dotierte n-leitende Basis liegt, welche zur Aufnahme der Sperrspannung herangezogen wird. In Durchlaß­ richtung wird die Leitfähigkeit dieser niedrig dotierten n- leitenden Basis durch Überschwemmung mit Ladungsträgern modu­ liert, so daß sich die gewünschte niedrige Flußspannung ein­ stellt (vgl. K. T. Kaschani, "Untersuchung und Optimierung von Leistungsdioden", Dissertation, Technische Universität Braunschweig, Hartung-Gorre Verlag, Konstanz, 1997).

Besonders kritisch in bezug auf Verluste ist das schnelle Ab­ kommutieren solcher pin-Dioden, das heißt der schnelle Wech­ sel von einem Durchlaßbetrieb in einen Sperrbetrieb. Damit sich überhaupt eine Raumladungszone aufbauen und die Frei­ laufdiode Sperrspannung aufnehmen kann, muß nämlich beim Ab­ kommutieren die Ladung, die zur Leitfähigkeitsmodulation der n-leitenden Basis in der Freilaufdiode gespeichert ist, schnellstmöglich entfernt werden. Dies wird zudem durch un­ vermeidbare Zuleitungsinduktivitäten erschwert, welche einer­ seits den Ausräumvorgang verlangsamen und andererseits zu ho­ hen Überspannungen führen und welche so auch die zu der Frei­ laufdiode benachbarten Bauelemente stark belasten.

Ein vorrangiges Ziel besteht daher darin, die Speicherladung von pin-Dioden soweit wie möglich zu reduzieren, ohne dabei jedoch die Flußspannung nennenswert zu erhöhen. Bisher wurde versucht, dies durch gezieltes Einbringen von Rekombinations­ zentren in die n-leitende Basis, also durch Lebensdauerein­ stellung, oder durch Anpassung des n-leitenden Emitters, also durch Emittereinstellung, zu erreichen (vgl. Kaschani a. a .O.). Einem derartigen Vorgehen sind aber Grenzen gesetzt, welche primär auf das Fehlen einer direkten Kontrolle der ge­ speicherten Ladung zurückzuführen sind.

Eine deutliche Verbesserung läßt sich erreichen, wenn bei­ spielsweise der Emitterwirkungsgrad des p-leitenden Emitters der Freilaufdiode durch Ansteuerung über einen zusätzlichen Steueranschluß kurz vor dem Abkommutieren reduziert wird, so daß mit dem Abbau der Speicherladung bereits vor dem eigent­ lichen Abkommutierungsvorgang begonnen wird. Durch geeignete Steuerung des Emitterwirkungsgrades des p-leitenden Emitters erscheint es somit möglich zu sein, die mit dem Rückstrom ab­ zubauende Speicherladung mehr als zu halbieren (U. Wiesner, "Plasmadynamik in beidseitig steuerbaren bipolaren Leistungs­ bauelementen", Dissertation, Technische Universität Braun­ schweig, Herbert Utz Verlag Wissenschaft, München, 1997). Hiermit ist wiederum eine entsprechende Verringerung der Rückstromspitze und damit auch eine Minderung der Verluste verbunden, die im Zusammenhang mit der Entladung von Zulei­ tungsinduktivitäten auf jeden Fall in der Freilaufdiode umge­ setzt werden müssen (vgl. Kaschani a. a .O.). Unter Berücksich­ tigung der mit einer anodenseitigen Absenkung der Speicherla­ dung verbundenen, erhöhten Durchlaßverluste erscheint zumin­ dest eine Halbierung der im Rahmen des Abkommutiervorganges in der Freilaufdiode umgesetzten Verluste machbar (vgl. Wies­ ner a. a .O.). Hinzu kommt noch die mit der Reduktion der Spei­ cherladung verbundene Entlastung von Halbleiterschaltern, welche den Abkommutiervorgang einleiten.

Die Steuerung des Emitterwirkungsgrades des p-leitenden Emit­ ters ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil einerseits aufgrund der unterschiedlichen Beweglichkeiten von Elektronen und Löchern eine im Durchlaßbetrieb zum n-leitenden Emitter ansteigende Ladungsträgerdichte in der n-leitenden Basis die Flußspannung nicht so stark erhöht wie eine abnehmende La­ dungsträgerdichte. Andererseits fördert eine reduzierte La­ dungsträgerdichte im Bereich des pn-Überganges eine frühzei­ tige Sperrspannungsaufnahme und damit ein sanftes Abkommutieren, das heißt einen sanft abklingenden Rückstrom und eine geringe Überspannung (vgl. Kaschani a. a .O.). Schließlich ist die Steuerung des p-leitenden Emitters nicht zuletzt deshalb vorteilhaft, da sie auf das Anodenpotential der Diode bezogen erfolgen kann und dieses ohnehin bei vielen Anwendungen als Bezugspotential der beteiligten Halbleiterschalter dient, so daß der Ansteueraufwand hierfür vertretbar bleibt. Letzteres gilt beispielsweise für Gleichstromsteller mit Buck-Topo­ logie, für Zwei- oder Vierquadrantensteller sowie für Wech­ selrichter für verschiedenphasige Wechselspannungen und -ströme.

Abgesehen von einer pin-Diode mit einem steuerbaren p-leiten­ den Emitter kann ein Freilauf einer Induktivität auch nach dem Prinzip der Synchrongleichrichtung mittels eines Halblei­ terschalters erfolgen. Hierfür kommen in erster Linie MOS- Feldeffekttransistoren in Betracht, da diese sowohl über ihre Inversdiode als auch über den eigentlichen MOS-Transistor ei­ nen Stromfluß in inverser Richtung erlauben. Allerdings sind solche Transistoren nicht für den Inversbetrieb optimiert. Außerdem sind MOS-Feldeffekttransistoren aufgrund ihres ver­ gleichsweise hohen Einschaltwiderstandes Ron zwischen Drain und Source auf Sperrspannungen bis etwa 1 kV beschränkt. IGBTs verfügen zwar prinzipiell sowohl über die notwendige Leitfähigkeit als auch über ein deutlich höheres Sperrvermö­ gen. Allerdings erlauben IGBTs ohne zusätzliche Maßnahmen aufgrund ihres p-leitenden Kollektors keinen Stromfluß in in­ verser Richtung. Um dies zu gestatten, müßte der p-leitende Emitter des Kollektors ähnlich wie bei Thyristoren mit n- leitenden Segmenten "vershortet" bzw. kurzgeschlossen werden, wodurch dann eine Art Zwitter zwischen einem IGBT und einem MOS-Feldeffekttransistor entstehen würde, der allerdings noch nicht für einen Inversbetrieb optimiert wäre (vgl. hierzu auch R. Sunkavalli, B. J. Baliga, "Note: Comparison of high speed DI-LIGBT structures", Solid-State Electronics, Band 41, Nr. 12, S. 1953-1956, 1997).

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß eine pin-Diode eine besonders günstige Korrelation zwischen Durchlaßspannung ei­ nerseits und Rückstromspitze bzw. Sperrverzögerungsladung an­ dererseits dann aufweist, wenn die Emitter der Diode relativ schwach dotiert sind, wobei eine schwache Dotierung des p- leitenden Emitters dabei von besonderer Bedeutung ist (vgl. A. Porst, F. Auerbach, H. Brunner, G. Deboy, F. Hille: "Im­ provement of the Diode Characteristics using Emitter- Controlled Principles (EMCON-Diode), "Proceedings ISPSD'97 Weimar, S. 213-216 (1997)). Eine ähnliche Verbesserung kann dadurch erreicht werden, daß eine pin-Diode und eine Schott­ ky-Diode monolithisch parallel geschaltet werden. Dabei wer­ den streifenförmige pin- und Schottky-Dioden in einem Raster von etwa 10 bis 100 µm direkt nebeneinander abwechselnd ange­ ordnet (vgl. S. Sawant und B. Baliga: "4 kV Merged PiN Schottky (MPS) Rectifiers", Proceedings ISPSD'98 Kyoto, S. 297-300 (1998)).

Beide vorangehend erwähnten Bauelemente sind dabei extern nicht ansteuerbar. Dies bedeutet, daß der für den Abschalt­ vorgang und eine niedrige Sperrverzögerungsladung günstige schlechte Emitterwirkungsgrad auch im Durchlaßzustand vorhan­ den ist und damit die Durchlaßspannung höher ist als mit ei­ nem hohen Emitterwirkungsgrad. Soll umgekehrt eine niedrige Durchlaßspannung erreicht werden, bewirkt der hierfür notwen­ dige hohe Emitterwirkungsgrad wiederum eine hohe Rückstrom­ spitze und eine große Sperrverzögerungsladung. Aus diesem Grund wurde versucht, beide Fälle dadurch zu entkoppeln, daß der Emitter durch eine externe Ansteuerung beeinflußt werden kann. Hierfür sollen im folgenden zwei Konzepte beschrieben werden.

In US-A-5 258 640 ist eine durch ein MOS-Gate gesteuerte Diode beschrieben, die aus der monolithischen Parallelschal­ tung einer pn-Diode D1 (vgl. Fig. 9) und eines zweiten mögli­ chen Strompfades durch eine mit einem n-Kanal-MOS- Feldeffekttransistor in Reihe geschaltete Schottky-Diode SD besteht. Gate G dieser Anordnung kann je nach Ausführungsform fest auf dem Potential der Anode A liegen oder extern ansteu­ erbar sein. Dabei ist vorgesehen, bei Stromfluß in Vor­ wärtsrichtung durch Einschalten des MOS-Feldeffekttransistors T die Schottky-Diode SD und die pn-Diode D1 parallel zu be­ treiben und damit die niedrigere Durchlaßspannung der Schott­ ky-Diode SD bei kleineren Stromdichten zu nutzen. Bei Anlie­ gen einer Sperrspannung wird dagegen der MOS- Feldeffekttransistor T ausgeschaltet, so daß nur noch der Sperrstrom der pn-Diode D1 fließt, der erheblich niedriger als derjenige der Schottky-Diode SD ist.

Bei dieser bestehenden Anordnung ist nicht vorgesehen, daß die Schottky-Diode SD im Durchlaßzustand ausgeschaltet und die Ladungsträgerverteilung der pn-Diode D1 durch ein Gatesi­ gnal vor dem Kommutierungsvorgang so beeinflußt werden kann, daß die Schaltverluste geringer werden. Dies ist bei der be­ kannten Anordnung auch nicht sinnvoll, da die pn-Diode D1 ei­ ne höhere Durchlaßspannung als die Schottky-Diode SD hat. Ein weiterer Nachteil der bestehenden Anordnung liegt in der sehr kleinen Fläche des Schottky-Kontaktes der Schottky-Diode SD, was verhindert, daß über die Schottky-Diode SD ein Strom mit einer nennenswerten Stromdichte fließen kann. Aus diesem Grund ist die bestehende Anordnung für Leistungsdioden nicht geeignet.

Schließlich ist in US-A-5 430 323 eine steuerbare Halblei­ teranordnung der eingangs genannten Art beschrieben. Bei die­ ser bestehenden Anordnung (vgl. Fig. 10) ist ebenfalls eine durch ein MOS-Gate gesteuerte Diode vorgesehen. Dabei wird aber der zu der Anordnung gemäß US-A-5 258 640 umgekehrte Weg beschritten: die Diode besteht hier nämlich aus der Parallel­ schaltung einer Schottky-Diode SD und eines zweiten möglichen Strompfades durch eine mit einem MOS-Feldeffekttransistor T in Reihe liegende pin-Diode D. Diese Diode soll bei einer so hohen Stromdichte betrieben werden, daß die mit dem einge­ schalteten MOS-Feldeffekttransistor T in Reihe geschaltete pin-Diode D einen niedrigeren Durchlaßspannungsabfall besitzt als die Schottky-Diode SD. Kurz vor dem Kommutierungsvorgang wird der Kanal des MOS-Feldeffekttransistors T ausgeschaltet, so daß nur noch die Schottky-Diode SD aktiv ist und die Über­ schußladungsträger der pin-Diode D rekombinieren können. Da­ durch lassen sich die Schaltverluste und die Rückstromspitze deutlich verringern, und die steuerbare Halbleiteranordnung selbst kann mit einer höheren Frequenz betrieben werden. Nachteilhaft ist aber die um den Spannungsabfall im Kanal des MOS-Transistors T erhöhte Durchlaßspannung der pin-Diode D.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine steuerbare Halbleiteranordnung in der Form einer Leistungsdiode zu schaffen, welche im Durchlaßzustand wie eine pin-Diode mit gutem Emitterwirkungsgrad eine niedrige Durchlaßspannung hat, beim Abschalten aber wie eine pin-Diode mit schlechtem Emit­ terwirkungsgrad eine niedrige Rückstromspitze und eine gerin­ ge Sperrverzögerungsladung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer steuerbaren Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bulk-Zone des MOS-Feldeffekttransistors über den An­ odenkontakt der Diode mit seiner Drain oder Source verbunden ist.

Die Erfindung ermöglicht so eine steuerbare Halbleiteranord­ nung in der Form einer Leistungsdiode, welche im Durchlaßzu­ stand wie eine pin-Diode mit gutem Emitterwirkungsgrad eine niedrige Durchlaßspannung hat und die beim Abschalten aber wie eine pin-Diode mit schlechtem Emitterwirkungsgrad eine niedrige Rückstromspitze und eine geringe Sperrverzögerungs­ ladung aufweist.

Das obige Verhalten der erfindungsgemäßen steuerbaren Halb­ leiteranordnung wird dadurch erreicht, daß neben einer Diode mit pin- oder genauer pn^-n-Struktur eine mit einem MOS-Feld­ effekttransistor in Reihe geschaltete Schottky-Diode mit beispielsweise einem Streifenraster vorgesehen ist. Die Schott­ ky-Diode hat dabei - im Gegensatz zu US-A-5 258 640 - eine Fläche, welche es erlaubt, einen großen Teil des Laststromes über den Schottky-Kontakt abzuleiten, wenn der MOS-Feldef­ fekttransistor eingeschaltet ist. Der MOS-Feldeffekttran­ sistor wird in vorteilhafter Weise in den p-leitenden Emitter der Diode integriert. Die Durchlaßspannung ist durch die Diode bestimmt und hat - im Gegensatz zu US-A-5 430 323 - keinen MOS-Feldeffekttransistor-Anteil.

Die erfindungsgemäße steuerbare Halbleiteranordnung arbeitet in der folgenden Weise:

Im Durchlaßzustand ist der MOS-Feldeffekttransistor ausge­ schaltet. Daher fließt kein Strom durch die Schottky-Diode, und die Diode sorgt mit ihrem gut p-leitenden Emitter für ei­ ne hohe Ladungsträgerüberschwemmung und damit für eine nied­ rige Durchlaßspannung. Eine kurze Zeit, beispielsweise 1 bis 20 µs, vor dem Kommutierungsvorgang wird der MOS-Feldeffekt­ transistor eingeschaltet, so daß die Elektronen am p-leiten­ den Emitter der Diode vorbei in den Schottky-Kontakt der Schottky-Diode fließen können. Dadurch hört der p-leitende Emitter der Diode auf, Löcher zu emittieren, und die Über­ schußladungsträger der Diode werden insbesondere in der Nähe des pn^--Überganges abgebaut. Dies hat zur Folge, daß zum ei­ nen die beim Kommutierungsvorgang auszuräumende Ladung, also die Sperrverzögerungsladung, entsprechend verringert wird und zum andern die Diode am pn^--Übergang schnell Spannung aufneh­ men kann, wodurch nur noch eine kleine Rückstromspitze auf­ tritt.

Die erfindungsgemäße steuerbare Halbleiteranordnung kombi­ niert so die Vorteile der aus der US-A-5 258 640 und der US- A-5 430 323 bekannten Halbleiteranordnungen, nämlich eine niedrige Durchlaßspannung ohne MOS-Feldeffekttransistor- Anteil und eine gute Steuerbarkeit des p-leitenden Emitters, indem ein großer Teil des Laststromes über den Schottky- Kontakt der Schottky-Diode abgeleitet werden kann.

Zwar verwendet die erfindungsgemäße steuerbare Halblei­ teranordnung eine ähnliche Struktur, wie diese insbesondere in US-A-5 258 640 beschrieben ist. Jedoch weist die erfin­ dungsgemäße steuerbare Halbleiteranordnung erhebliche Verbes­ serungen gegenüber diesem Stand der Technik auf, da bei ihr der Schottky-Kontakt der Schottky-Diode großflächig direkt neben einem n^--leitenden Gebiet angeordnet werden kann und nicht als Kontakt der Anode auf Source des MOS- Feldeffekttransistors gestaltet ist. Auch liegt bei der er­ findungsgemäßen steuerbaren Halbleiteranordnung der MOS- Feldeffekttransistor zwischen Schottky-Kontakt der Schottky- Diode und der Anode.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiteranordnung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiteranord­ nung,

Fig. 3 eine Buck-Topologie,

Fig. 4 eine Boost-Topologie,

Fig. 5 eine Buck-Boost-Topologie,

Fig. 6 einen Zweiquadrantensteller,

Fig. 7 einen Vierquadrantensteller bzw. einen Einphasen- Wechselrichter,

Fig. 8 einen Dreiphasen-Wechselrichter,

Fig. 9 eine bestehende steuerbare Halbleiteranordnung und

Fig. 10 eine andere bestehende Halbleiteranordnung.

Die Fig. 3 bis 10 sind bereits eingangs erläutert worden. In den Figuren werden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Weiterhin können die angegebenen Leitungstypen jeweils auch umgekehrt werden, obwohl bei der erfindungsgemäßen steuerba­ ren Halbleiteranordnung der MOS-Feldeffekttransistor in be­ vorzugter Weise ein n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor ist.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiteranordnung: ähnlich wie bei der Halbleiteranordnung nach der US-A-5 430 323 (vgl. Fig. 10) liegen eine pin-Diode D und eine Schottky-Diode SD parallel zueinander und eine der Dioden (hier SD) in Reihe zu einem MOS-Feldeffekttransistor T. Dieser Feldeffekttransistor T ist in bevorzugter Weise ein n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor. Die Anode der Diode D ist mit Source bzw. Drain des MOS-Feldeffekttransistors T sowie mit dessen Bulk-Zone verbunden, während die Schottky-Diode SD an Drain oder Source des MOS-Feldeffekttransistors T ange­ schlossen ist.

Die Diode D hat eine pin- und insbesondere eine pn^-n-Struk­ tur, während die Schottky-Diode SD eine große Fläche ein­ nimmt, die es erlaubt, einen großen Teil des Laststromes über den Schottky-Kontakt der Schottky-Diode SD abzuleiten, wenn der MOS-Feldeffekttransistor T eingeschaltet ist.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen steuerbaren Halb­ leiteranordnung.

Auf einem n⁺-leitenden Siliziumsubstrat 1 befindet sich eine beispielsweise durch Epitaxie aufgebrachte n^--leitende Sili­ ziumschicht 2, in welche eine p-leitende Wanne 3 eingebracht ist. In dieser p-leitenden Wanne sind n⁺-leitende Zonen 4 bzw. 5 als Source bzw. Drain eines MOS-Feldeffekttransistors T mit einer Gateelektrode 7 bzw. G vorgesehen. Die Zone 5 ist mit einem Anodenkontakt 8 bzw. A aus Aluminium versehen, wel­ cher auch die p-leitende Wanne 3 kontaktiert. Auf diese Weise wird eine Diode mit einer pn^-n⁺-Struktur zwischen der Anode A und einer Kathode K gebildet, welche das Siliziumsubstrat 1 kontaktiert.

Außerdem befindet sich auf der n^--leitenden Siliziumschicht ein Schottky-Kontakt 9, der aus den üblichen Materialien be­ stehen kann, welche mit n^--dotiertem Silizium einen Schottky- Übergang bilden. Dieser Schottky-Kontakt 9 ist mit der Zone 4 verbunden. Damit liegt eine Schottky-Diode SD in Reihe zu dem MOS-Feldeffekttransistor T zwischen der Anode A und der Ka­ thode K.

Wie durch das Bezugszeichen 6 angedeutet ist, können mehrere derartige steuerbare Halbleiteranordnungen parallel zueinan­ der angeordnet werden.

Gegebenenfalls kann unterhalb der Elektrode 8 noch ein p⁺- dotiertes Anschlußgebiet für die Wanne 3 vorgesehen werden. Diese Wanne 3 wirkt als Schutzring für den Schottky-Kontakt 9 bzw. für die Schottky-Diode SD.

Im Durchlaßzustand ist der MOS-Feldeffekttransistor T ausge­ schaltet. Daher fließt kein Strom durch die Schottky-Diode SD, während die pin-Diode D mit ihrem p-leitenden Emitter für eine hohe Ladungsträgerüberschwemmung in der n^--leitenden Halbleiterschicht 2 und damit für eine niedrige Durchlaßspan­ nung sorgt. Kurz vor einem Kommutierungsvorgang wird der MOS- Feldeffekttransistor eingeschaltet, so daß die Elektronen an der p-leitenden Wanne 3, die den Emitter der Diode D bildet, vorbei in den Schottky-Kontakt 9 fließen können. Dadurch hört die Wanne 3 auf, Löcher zu emittieren, und die Überschußla­ dungsträger der pin-Diode D werden insbesondere in der Nähe des pn^--Überganges 11 abgebaut. Dies hat zur Folge, daß die beim Kommutierungsvorgang auszuräumende Ladung entsprechend verringert wird und die Diode D am pn^--Übergang 11 schnell Spannung aufnehmen kann, so daß nur eine kleine Rückstrom­ spitze auftritt.

Bezugszeichenliste

T MOS-Feldeffekttransistor
D pin-Diode
D1 pn-Diode
SD Schottky-Diode
I Induktivität
C Kapazität
S Schalter

1

n⁺

-leitendes Siliziumsubstrat

2

n^-

-leitende Siliziumschicht

3

p-leitende Wanne

4

Source- bzw. Drainzone

5

Drain- bzw. Sourcezone

6

weitere Halbleiteranordnung

7

Gateelektrode

8

Anodenkontakt

9

Schottky-Kontakt

10

p⁺

-leitende Anschlußzone

11

pn-Übergang
A Anode
G Gate
K Kathode

Claims (7)

1. Steuerbare Halbleiteranordnung aus einem MOS-Feldeffekt­ transistor (T), einer Diode (D) und einer Schottky-Diode (SD), bei der Source oder Drain des MOS-Feldeffekttran­ sistors (T) mit der Anode der Schottky-Diode (SD) verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bulk-Zone des MOS-Feldeffekttransistors (T) über den Anodenkontakt der Diode (D) mit Drain oder Source des MOS-Feldeffekttransistors (T) verbunden ist.

2. Steuerbare Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Feldeffekttransistor ein n-Kanal-MOS-Feldeffekt­ transistor (T) ist.

3. Steuerbare Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D) eine pn^-n-Diodenstruktur aufweist.

4. Steuerbare Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Feldeffekttransistor (T) in die Emitterzone der Diode (D) integriert ist.

5. Steuerbare Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schottky-Kontakt (9) der Schottky-Diode (SD) großflä­ chig in einem Streifenraster gestaltet ist.

6. Steuerbare Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der p-leitende Emitter der Diode (D) einen Schutzring für den Schottky-Kontakt (9) der Schottky-Diode (SD) bildet.

7. Verwendung der steuerbaren Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Buck-Schaltung, einer Boost-Schaltung, einer Buck-Boost-Schaltung, einem Zwei­ quadrantensteller, einem Vierquadrantensteller, einem Einphasen-Wechselrichter oder einem Dreiphasen-Wechsel­ richter.