DE1197987B

DE1197987B - Halbleiterbauelement mit Feldsteuerung fuer Schaltzwecke und Betriebsschaltungen

Info

Publication number: DE1197987B
Application number: DEF33075A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hiroshi Haruki
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1960-01-26
Filing date: 1961-01-26
Publication date: 1965-08-05
Also published as: DE1197987C2

Description

Halbleiterbauelement mit Feldsteuerung für Schaltzwecke und Betriebsschaltungen Halbleiterbauelemente mit mindestens vier unterschiedlichen Leitfähigkeitszonen mit sperrenden Steuerelektroden und sperrfreien Elektroden können bekanntlich als Fadentransistor, als Fieldistor und als Unipolartransistor verwendet werden. Sie dienen insbesondere als Verstärker mit hochohmigem Eingang. Wie erkannt wurde, besteht ferner die vorteilhafte Möglichkeit, solche Halbleiterbauelemente derart auszugestalten, daß sie eine thyratronartige Charakteristik erhalten. Sie können dann vorteilhaft als schaltendes Halbleiterbauelement für hohe Stromdichten verwendet werden. Ein Halbleiterbauelement, nach der Lehre der Erfindung kann z. B. einen p-leitenden hochohmigen Halbleiterkörper besitzen, an dem eine einen gleichrichtenden Kontakt aufweisende Hauptelektrode, eine sperrschichtfreie Nebenelektrode und zwei n-Leitfähigkeit aufweisende Steuerelektroden angebracht sind und der Hauptelektrode eine niederohmige p-leitende Schicht vorgelagert ist.
Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Halbleiterbauelement mit Feldsteuerung für Schaltzwecke. Ein solches Halbleiterbauelement ist dadurch erfindungsgemäß verbessert, daß an einer Halbleiterzone eines Leitungstyps eine niederohmigere Zone gleichen Leitungstyps, an der sich eine gleichrichtende erste Elektrode befindet, weiterhin nicht gleichrichtende zweite Elektrode und wenigstens zwei gleichrichtende Steuerelektroden angebracht sind, und daß der Abstand des pn-Übergangs an der ersten Elektrode von der zweiten Elektrode kleiner als die Diffusionslänge der von der ersten Elektrode injizierten Ladungsträger ist. Diese Ausbildung führt zu einer Charakteristik, welche der eines Thyratrons ähnlich ist und dabei eine sehr große Stromdichte aufweist. Dies eröffnet zahlreiche günstige Anwendungsmöglichkeiten eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung.
Zur näheren Darstellung des Gegenstandes der Erfindung ist auf die Figuren hingewiesen.
In der F i g. 1 ist ein hochohmiger, im Beispielsfalle p-leitender Halbleiterkörper 1 vorgesehen, mit dem eine erste Hauptelektrode 2 einen gleichrichtenden Kontakt an der p-leitenden Zone 4 bildet, die gegenüber den übrigen Zonen des Halbleiterkörpers 1 niederohmig ist. Die n-leitenden Steuerelektroden 5, 5' bilden mit dem Halbleiterkörper 1 gleichrichtende Kontakte. Die Zone 4 wird z. B. durch Diffusion aufgebracht und dabei so niederohmig eingestellt, daß zwischen der Hauptelektrode 2 und der Steuerelektrode 5 oder 5', wenn sich auch die Raumladungszonen 6 und 6' in den Halbleiterkörper 1 hinein ausbreiten, kein Kurzschluß eintritt. 3 ist eine zweite sperrschichtfreie Elektrode, auch Nebenelektrode genannt, die z. B. durch Einlegieren auf dem Halbleiterkörper 1 angebracht wird. Mit 7 ist die Vorspannungsquelle bezeichnet, die zwischen dem Halbleiterkörper 1 und den Steuerelektroden 5 bzw. 5' eine Gegenvorspannung erzeugt. Die mit 8 bezeichnete Wechselspannungsquelle und der mit 9 bezeichnete Verbraucherwiderstand ergänzen die Schaltung. Es kann dabei, wie im Beispielsfalle, der Lastkreis zwischen der Hauptelektrode 2 und der sperrschichtfreien Nebenelektrode 3 angeschlossen sein, während zwischen der sperrschichtfreien Nebenelektrode 3 und den Steuerelektroden 5, 5' eine Betriebsgleichspannung in Sperrichtung gelegt ist. Die Raumladungszonen 6 und 6' werden im Halbleiterkörper 1 ausgebildet, wenn die Steuerelektroden 5,5" in Sperrichtung vorgespannt werden. Es ist wesentlich, daß der Abstand zwischen den Elektroden 2 und 3 kleiner als die Diffusionslänge eines injizierten Trägerelektrons ist, was auch bei Dioden der Fall sein soll.
Die in der F i g. 1 dargestellte Bauart einer Anordnung gemäß der Erfindung läßt mannigfache Abänderungen zu, ohne daß dabei die prinzipielle Eigenschaft geändert wird. Solche Anordnungen sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt. So kann z. B. die flächenhaft ausgebildete sperrschichtfrei angebrachte Nebenelektrode 3 auf der einen Seite des Halbleiterkörpers und die Hauptelektrode 2 und die Steuerelektroden 5, 5' auf der gegenüberliegenden Seite angebracht sein, und die Steuerelektroden 5, 5' die Hauptelektrode 2 vorzugsweise in gleichem Abstand umgeben. Diese Anordnung ist in der F i g. 3 dargestellt. Andererseits besteht die Möglichkeit, die Hauptelektrode 2 und die sperrschichtfreie Nebenelektrode 3 auf der einen Seite des Halbleiterkörpers 1 anzuordnen und außerdem die Konstruktion so zu treffen, daß sich die eine Steuerelektrode 5 auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers zwischen diesen beiden Elektroden 2 und 3 befindet, während die andere Steuerelektrode 5' flächenhaft ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet ist. Ein solcher Aufbau ist in F i g. 2 gezeigt.

Claims

Patentansprüche: 1. Halbleiterbauelement mit Feldsteuerung für Schaltzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Halbleiterzone (1) eines Leitungstyps eine niederohmige Zone (4) gleichen Leitungstyps, an der sich eine gleichrichtende erste Elektrode (2) befindet, weiterhin eine nicht gleichrichtende zweite Elektrode (3) und wenigstens zwei gleichrichtende Steuerelektroden (5, 5') angebracht sind, und daß der Abstand des pn-übergangs an der ersten Elektrode von der zweiten Elektrode (3) kleiner als die Diffusionslänge der von der ersten Elektrode (2) injizierten Ladungsträger ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichrichtende erste Elektrode (2) und die nicht gleichrichtende zweite Elektrode (3) sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers (1) befinden und flächenhaft ausgebildet sind und daß die Steuerelektroden (5, 5') an den Stirnflächen des Halbleiterkörpers angeordnet sind (F i g.1).
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenhaft ausgebildete nicht gleichrichtende zweite Elektrode (3) auf der einen Seite des Halbleiterkörpers (1) und die gleichrichtende erste Elektrode (2) und die Steuerelektroden (5, 5') auf der gegenüberliegenden Seite angebracht sind, und daß die Steuerelektroden (5, 5') die erste Elektrode (2) vorzugsweise in gleichem Abstand umgeben (F i g. 4).
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (2) und die zweite Elektrode (3) auf der einen Seite des Halbleiterkörpers (1) angeordnet sind, daß sich die eine Steuerelektrode (5) auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (2, 3) befindet und daß die andere Steuerelektrode (5') flächenhaft ausgebildet und auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers (1) angeordnet ist (F i g. 3).
5. Betriebsschaltung mit einem Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Elektrode (3) und den Steuerelektroden (5, 5') eine Gleichspannung in Sperrichtung gelegt ist.
6. Betriebsschaltung mit einem Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastkreis zwischen die erste Elektrode (2) und die zweite Elektrode (3) gelegt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 890 847, 943 964; französische Patentschrift Nr. 1210 880; USA:-Patentschrift Nr. 2 790 034.