DE2217604C3 - Abschaltbarer Thyristor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen abschaltbarei Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine Folg< von vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Lei tungstyps aufweist, mit einer ersten Hauptelektrode ar der einen, nämlich der ersten der beiden Endzonen dei Zonenfolge, mit einer zweiten Hauptelektrode an dei anderen, nämlich der zweiten der beiden Endzonen, mi einer Steuerelektrode an der an die erste Endzone grenzenden Zwischenzone, sowie mit je einer Elektro denzuleitung an jeder der drei Elektroden, wobei eir erster Thyristorteil von Bereichen der Zone dei Zonenfolge, der ersten und der zweiten Hauptelektrode und der Elektrodenzuleitung zu der ersten Hauptelektrode gebildet ist, wobei diese Bereiche mit einem Bereich der ersten Hauptelektrode, in dem die Elektrodenzuleitung mit der ersten Hauptelektrode verbunden ist, in Richtung der Zoner.folge fluchten und wobe^; ein zweiter Thyristorteil von den übriger Bereichen der Zonen der Zonenfolge, der beiden Hauptelektroden und von der Steuerelektrode gebildet ist.

Aus der DT-OS 14 39 422, Fig. 3. ist ein Thyristor bekannt, der wie die oben angegebenen Zonen und Elektroden mit Elektrodenzuleitungen aufweist und bei dem wie oben angegebene Bereiche an Hand der unterschiedlichen Querschnitte der Elektrodenzuleitung für die eine Hauptelektrode und der daran anschließenden Hauptelektrode selbst definiert werden können.

Für diese nebeneinanderliegenden Bereiche ist dort als physikalisches Unterteilungsmerkmal angegeben, daß der Bereich, der mit dem Anschluß an die Hauptelektrode fluchtet, eine bessere Wärmeableitung durch diesen Anschluß erfährt, als dies für den darum liegenden Bereich gilt, der sich zwar unterhalb der Hauptelektrode befindet, der aber außerhalb des Bereiches des Querschnitts des Anschlusses an die Hauptelektrode gelegen ist.

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß es sich bei dem Thyristor nach der vorgenannten Offenlegungsschrift um einen solchen handelt, der durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen Hauptelektrode und Zündelektrode gezündet wird, der jedoch nicht durch Anlegen einer anderen Spannung an die Zündelektrode auszuschalten ist.

Ein anderer Thyristor mit irreversibler Steuerung an der Zündelektrode ist aus der DT-AS 12 57 975 bekannt. Es sind bei diesem Thyristor konstruktive Maßnahmen vorgesehen, die darauf hinzielen, die Zündgeschwindigkeit des Thyristors zu verbessern. Diese konstruktiven Maßnahmen bestehen darin, daß die Basiszone des bekannten Thyristors in der Nähe der Zünd- bzw. Steuerelektrode eine große Dicke aufweist, während die Dicke der Basiszone in von der Zündelektrode entfernteren Bereichen verringert ist.

Aus der DT-AS 12 91 418 ist ein Leistungstransistor bekannt, der im Gegensatz zu einem Thyristor aus nur drei Zonen mit abwechselnd voneinander verschiedenem Leitungstypus besteht. Eine der Zonen hat zwei Bereiche, die sich lediglich in unterschiedlich hoher

Dotierung ein und desselben Leitungstyps unterschei-

Aus »Elektronik«. Band 15 (1966), Heft 3, Seiten 68 bis -n sind abschaltbare Thyristoren bekannt, bei denen _mm Abschalten sehr viel höhere Stromstärke des Abschalt-Steuerimpulses notwendig ist, als sie für den ßnscbalt-Steuerimpuls erforderlich ist Solche bekannten abschaltbaren Thyristoren sind außerdem nur mit relativ kleinen Stromstärken zu betreiben.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mittete einer Steuerspannung an der Steuerelektrode abschaltbaren Thyristor anzugeben, bei dem die zum Abschalten erforderliche Spannung einen technisch praktikabeJ niedrigen Wert hat und der auch bei hohen Durchflußströmen mit relativ niedrigen Schaltströmen abschaltbar ist

Diese Aufgabe wird mit einem wie eingangs angegebenen Thyristor gelöst, der erfindumgsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste Bereich der von der Steuerelektrode kontaktierten Zwischenzone, den der erste Thyristorteil enthält, derart r-usgebildet ist, daß die Summe der Stromverstärkungsfaktoren λ« + «p der beiden Teilthyristoren des ersten Thyristorteils unabhängig von der Polarität der von einer äußeren Spannungsquelle über die erste Hauptelektrode und die Steuerelektrode zugeführten Steuerspannung stets kleiner als 1 ist

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der erfindungsgemäße Thyristor kann in Sandwich-Konstruktion aufgebaut werden. Diese ist z. B. aus einer ersten P Zone, einer darauf folgenden N-Zone, einer darauffolgenden zweiten P-Zone und schließlich einer darauffolgenden zweiten N-Zone gebildet. Dabei sollen diese Zonen nachfolgend als Pl-, Λ/1-, P2- und A/2-Zonen bezeichnet werden. Die Pl-Zone: bildet die Anode des Thyristors, während die Λ/2-Zone die Kathode desselben bildet Mit der P2-Zone ist eine Steuerelektrode verbunden.

Wenn dieser Steuerelektrode und der Anode positives Potential und der Kathode negatives Potential zugeführt wird, so wird der erfindungsgemäße Thyristor eingeschaltet und zwischen Anode und Kathode fließt ein Strom in Durchlaßrichtung. Wenn der Steuerelektrode ein negatives Potential zugeführt wird, kann der Strom abgeschaltet werden. Bei Thyristoren dieser Art besteht jedoch ein Problem darin, daß der innere Widerstand in der P2-Zone einen übermäßig hohen Steuerstrom zur Vorspannung in Sperrichüung erfordert, um die Λ/2-Zone zum Ausschalten desselben zu sperren. Der Steuerstrom ruft an dem inneren Widerstand einen Spannungsabfall hervor, wodurch die zur Sperrung erforderliche Vorspannung nur dann erreicht wird, wenn die Anteile der /V 2-Zone in unmittelbarer Nähe der Steuerelektrode angeordnet

^S1 Wenn der innere Widerstand der P2-Zone durch Erhöhung der Dotierungsdichte in der P2-Zone reduziert wird, wird auch die von der Λ/2-Zone ausgehende Elektroneninjektionswirkung in die P2-Zone in weitem Maße reduziert. Dies ist jedoch von Nachteil, da für einen Thyristor der erfindungsgemäßen Art die Forderung besteht, daß er der Bedingung _KN + »ρ ungefähr gleich 1 genügen soll. Dann sind xn und «pdie Stromverstärkungen der beiden N2-P2-N1- und P2-NtPl-Komponenten des PNPN-Thynstors. Fs ist auch möglich, die Λ/2-Zone so zu formen, daß sie aus schmalen Teilbereichen besteht, welche beispielsweise die Form eines Kammes oder eines Sternes haben können, so daß der zentrale Teil des Thyristors leichter in Sperrichtung vorgespannt werden kann, um diesen Thyristor in den nichtleitenden Zustand umzuschalten.

Bei Thyristoren dieser Art, die für hohe Stromstärken vorgesehen sind, muß jedoch der Bereich der Λ/2-Zone, welcher mit der Kathodenzuleitung verbunden ist, relativ groß bleiben. Der zur Verbindung mit der Zuleitung vorgesehene Anteil bzw. Bereich der N 2-Zone kann dadurch nicht wirksam abgeschaltet werden, wodurch der Thyristor infolge eines überhöhten Stromes zerstört wird, welcher allein nur noch durch diesen Bereich der Λ/2-Zone. der sich unterhalb der Oberfläche der Elektrodenzuleitung befindet, fließt Diese voranstehend dargelegten Nachteile werden aufgabengemäß durch den neuen erfindungsgemäßen Thyristor vermieden, welcher aus einem Halbleiterkörper mit aufeinanderfolgenden, angrenzenden Zonen mit jeweils entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp besteht, wobei diese Zonen zwei Hauptelektroden und Zwischenzonen bilden. Hauptelektroden und eine ausgewählte Zwischenzone sind mit Elektrodenzuleitungen zum Anschluß an äußere elektrische Spannungen versehen. Die ausgewählte Zwischenzone ist einer der Hauptelektroden benachbart und hat einen erfindungsgemäß ausgewählten Bereich, welcher direkt mit der äußeren Elektrodenzuleitung der benachbarten Zone bzw. Hauptelektrode fluchtet. Dieser ausgewählte Bereich bildet zusammen mit einem entsprechenden angrenzenden Bereich der benachbarten Hauptelektrode einen PN-Übergang, der im wesentlichen nichtleitend ist, unabhängig von der Polarität der Spannungen, welche zwischen die mit der Zwischenzone verbundene Steuerelektrode und die erwähnte Hauptelektrode eingelegt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat dieser ausgewählte erste Bereich der Zwischenzone eine vorgegebene Dotierungskonzentration, die vergleichsweise wesentlich größer ist als die Dotierungskonzentration des übrigen zweiten Bereiches dieser Zwischenzone. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat dieser erste Bereich der Zwischenzone eine Dicke in Richtung des Stromflusses zwischen den Hauptelektroden, d.h. in Richtung der Zonenfolge gesehen, die wesentlich größer als die Dicke des übrigen Bereiches der betreffenden Zwischenzone ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform hat dieser erste Bereich sowohl eine wie oben angegebene größere Dotierungskonzentration als auch eine wie ebenfalls bereits angegebene größere Dicke als der übrige zweite Bereich der betreffenden Zwischenzone.

Da der nichtleitende Anteil des PN-Überganges, der sich zwischen der Zwischenzone und der Hauptelektrode herausbildet, direkt unterhalb der Elektrodenzuleitung liegt, kann der übrige Anteil des PN-Überganges, d. h. im zweiten Bereich, bei allen Ausführungsformen der Erfindung durch Anlegen einer Spannung vorgegebener Polarität und Größe an die mit dieser ausgewählten Zwischenzone verbundene Steuerelektrode ausgeschaltet, d. h. nichtleitend gemacht werden, ohne daß die wesentliche Gefahr besteht, daß dieser jrste Bereich der Hauptelektrode, der mit der Elektrodenanschlußleitung verbunden ist, elektrisch leitend bleibt und dann durch überhöhte Ströme zerstört wird.

Ein Vorteil eines wie erfindungsgemäßen Thyristors ist also, daß er auch bei großen Durchflußströmen mit

relativ niedrigen Schaltströmen der Steuerelektrode von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand geschaltet werden kann.

Der Stand der Technik sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Figuren beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 und la schematische Darstellungen eines typischen 4-Zonen-Thyristors (Stand der Technik),

F i g. 2a bis 2d schematische Darstellungen desjenigen _!0 Anteils der zweiten N-Zone, der Elektronen in die zweite P-Zone injiziert, wobei die Verkleinerung dieses Anteils erkennbar ist, wenn der Steuerelektrode ein negatives Potential zugeführt wird,

F i g. 3 eine Ansicht von oben auf einen PNPN-Thyristör,

Fig.4 eine Ansicht von oben auf einen zweiten PNPN-Thyristor,

F i g. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaues eines Thyristors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Thyristors gemäß einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 7 eine schematische Darstellung des Aufbaues gemäß einer dritten Ausführungsform und

F i g. 8a bis 8f schematische Darstellungen eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Thyristors nach F i g. 7.

In F ig. 1 ist ein allgemeiner Aufbaueines PNPN-Thyristors nach dem Stand der Technik dargestellt. Dieser Thyristor weist eine Folge von vier aneinandergrenzenden Zonen jeweils entgegengesetzten Leitungstypus auf. Der Thyristor hat einen Sandwich-Aufbau aus einer ersten P-Zone Pi, einer ersten N-Zone /VI, einer zweiten P-Zone P2 und einer zweiten N-Zone N2. Diese Zonen bilden zusammen den PNPN-Thyristor 10. Die Anoden-Hauptelektrode 12 ist mit der Pi -Zone und die Kathoden-Hauptelektrode 14 ist mit der /V2-Zone verbunden. Der Pluspol einer äußeren Gleichspannungsquelle 16 ist über einen Lastwiderstand 18 mit der Hauptelektrode 12 verbunden. Der Minuspol der Spannungsquelle 16 ist mit der Hauptelektrode 14 verbunden. An der P2-Zone befindet sich eine Steuerelektrode 20.

Bei der Herstellung des Thyristors wurde von einem N-leitenden Ausgangsmaterial N1 ausgegangen, in das die erste und die zweite P-Zone an entgegengesetzten Seiten eindiffundiert wurden. Dann wurde die zweite N-Zone in den mittleren Teil der Oberfläche der zweiten P-Zone eindiffundiert. Die zweite P-Zone umgibt daher die zweite N-Zone allseitig mit Ausnahme einer Außenfläche der N2-Zone, an welcher die Kathoden-Hauptelektrode 14 anliegt

Wenn der Steuerelektrode 20 positives Potential zugeführt wird, so wird der Thyristor 10 eingeschaltet. Es fließt zwischen der Anoden-Hauptelektrode 12 und der Kathoden-Hauptelektrode 14 ein Strom / in Durchlaßrichtung. Wenn die Steuerelektrode 20 auf negatives Potential gelegt wird, so fließt von der Kathoden-Hauptelektrode 14 zu der Steuerelektrode 20 ein Steuerstrom /C Wenn dieser Strom genügend stark ist, so wird der gesamte P2-N2-Übergang in Sperrichtung vorgespannt und der Strom /wird im wesentlichen abgeschaltet

Wie man den F i g. 2a bis 2d entnehmen kann, wird der schraffiert dargestellte Teil der N2-Zone, der Ladungsträger (Elektronen) in die P2-Zone injiziert.

graduell reduziert, wenn die Steuerelektrode 20 an ei negatives Potential angelegt wird. Der injizierend Anteil ist in Fig. 2d im Vergleich zu dem Rest de Λ/2-Zone relativ klein. Infolge der inneren Impedan der /V 2-Zone des Thyristors 10 kann jedoch kein< vollständige Abschaltung erreicht werden, es sei denr daß ein extrem hoher Sperrsteuerstrom fließt. E besteht jedoch noch ein von der Kathoden-Hauptelek trode 14 entfernter Anteil, welcher noch in Durchlaß richtung vorgespannt ist. In diesem Anteil werden dii Elektronen noch in die /^>2-Zone injiziert. Dadurch wir< das bekannte partielle Schalten verursacht, welches ir einem Thyristor der vorliegenden bekannten Ar unerwünscht ist.

Wenn der Flächen- bzw. Ausbreitungswiderstand dei P2-Zone reduziert wird oder wenn die Breite dei /V2-21one zwischen den Anteilen der Steuerelektrode reduziert wird, wird auch der innere Widerstand R reduziert. Dadurch kann der Thyristor vollständig ausgeschaltet, d. h. in nichtleitenden Zustand gebracht werden. Wenn die Dotierungsdichte der P2-Zone jedoch erhöht wird, um den Ausbreitungswiderstand zu reduzieren, dann vermindert sich die von der /V2-Zone in die P2-Zone übergreifende Injektionswirkung. Dies ist insofern von Nachteil, als für den Thyristor gefordert ist, daB er der Bedingung

Λ/V + *P = 1

genügt, wobei Ol_n und cup die Stromverstärkungswerte der A/2-P2-/Vl-Zonenfolge und der P2-N X-Pi-Zonenfolge des Thyristors 10 sind (siehe Fig. la). Hier liegt also eine Grenze für die Reduzierung des Ausbreitungswiderstandes der P2-Zone.

Wenn man der /V2-Zone die Form eines Kammes oder eines Sternes gibt (F i g. 3 und 4), kann die dann schmale /V2-Zone leichter nichtleitend geschaltet werden, da hierfür eine weniger hohe Sperrsteuerspannung erforderlich ist, um in den P2-/V2-Übergang einzudringen und diesen in Sperrichtung vorzuspannen.

Es st jedoch notwendig, an die N2-Zone eine Elektrodenzuleitung anzuschließen, wobei diese Zuleitung einen Strom von etwa 500 Ampere leiten muß. Dies bedingt daß zumindest ein Anteil der Λ/2-Zone bzw. der darüber liegenden Hauptelektrode genügend groß bemessen werden muß, damit diese Elektrodenzu leitung angeschlossen werden kann. Dieser Bereich für den Zuleitungsanschluß ist bei der kammförmigen /V2-Zone des in F i g. 3 dargestellten Thyristors mit der Bezugsziffer 24 und bei der sternförmigen N2-Zone des in F i g. 4 dargestellten Thyristors mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet

Wenn es gewünscht ist den mittels einer an die Steuerelektrode angelegten Spannung zu steuernden Thyristor abzuschalten, d.h. nichtleitend zu machen, wird bei jedem dieser Thyristoren der streifenförmige Anteil der N2-Zone zum Abschalten gebracht Die Bereiche 24 und 26 für den Zuleitungsanschluß werden dabei jedoch nicht abgeschaltet und führen daher infolge der Konzentration des Stromes / in diesen Bereichen zu einer Zerstörung des Thyristors. Einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, daß dieser Nachteil herkömmlicher mittels Steuerelektrode gesteuerter Thyristoren behoben ist

Es vrird nunmehr wieder auf den in Fig. 1 dargestellten Thyristor Bezug genommen. Dieser läßt sich in zwei Thyristor-Teile, einen ersten Thyristor-Teil und einen zweiten Thyristor-Teil aufteilen. Der

Teil enthält einen Bereich der Λ/2-Zone, mit dem die Elektrodenzuleitung direkt verbunden ist, sowie diejenigen Bereiche der P2-Zone und der /VI-Zone, welche mit diesem Bereich der Λ/2-Zone bzw. der Elektrodenzuleitung fluchten. Dieser erste Teil muß sich stets im abgeschalteten, d. h. nichtleitenden Zustand befinden und daher der Bedingung

«Λ/Ι + Oip\ < 1

(aber größer als 0) genügen. Der zweite Thyristor-Teil umfaßt den Bereich der Λ/2-Zone, welcher nicht mit der Zuleitung verbunden ist bzw. sich nicht unterhalb der Zuleitung erstreckt, sowie die entsprechenden Bereiche der P2-Zone und der Λ/1-Zone. Diese Bereiche bilden den aktiven Thyristor-Teil. Der zweite Thyristor-Teil muß der Bedingung xm + «« etwa gleich oder größer als 1 genügen.

Es soll nunmehr auf F i g. 5 Bezug genommen werden. Um bei der hier dargestellten Ausführungsform der Erfindung einen ersten Thyristor-Teil erfindungsgemäß inaktiv zu machen, wird ein Bereich 30 der P2-Zone, der in bezug auf die Kathoden-Elektroden-Zuleitung 28 axial fluchtend mit dieser angeordnet ist, höher dotiert als der Rest der P2-Zone. Dadurch wird die Elektronen-Injektionswirksamkeit zwischen dem betreffenden Bereich der Λ/2-Zone und dem Bereich 30 der P2-Zone erniedrigt.

Eine andere Möglichkeit, den ersten Thyristor-Teil entsprechend der vorliegenden Erfindung inaktiv zu machen, besteh' darin, die Dicke d\ eines Bereiches 30' der P2-Zone, der in bezug auf die Kathoden-Elektroden-Zuleitung 28 axial fluchtend mit dieser angeordnet ist, größer als die Dicke c/2 des anderen Bereiches der P2-Zone zu machen (Fig.6). Damit wird erreicht, daß die Stromverstärkung a/vi des NPN-Überganges, welcher aus dem Bereich 30' und den entsprechenden benachbarten Bereichen der Λ/2-Zone und der Λ/1-Zonc besteht, reduziert wird. Wenn die Stromverstärkung des PNP-Überganges, welcher aus dem Bereich 30' und den entsprechenden benachbarten Bereichen der Λ/1-Zone und der PI -Zone besteht, mit <X': bezeichnet wird, dann muß λλ/ι + α« kleiner als 1 sein. Ein typischer Wert für die Dicke d\ ist 35 μΐη, ein typischer Wert für die Dicke cfc ist 30 μιη.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung werden die beiden oben dargestellten Maßnahmen miteinander kombiniert angewendet, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Hier ist der Bereich 30 der P2-Zone, welche axial fluchtend mit der Zuleitung 28 gelegen ist, stärker dotiert als der übrige Anteil bzw. andere Bereich der P2-Zone. Außerdem ist die Dicke des Bereiches 30", in der Richtung der Zonenfolge gesehen, größer als die Dicke des übrigen Anteiles bzw. des anderen Bereiches der P2-Zone. Die vergrößerte Dicke und die erhöhte Dotierungskonzentration des Breiches 30" sind voneinander abhängig. Wenn beispielsweise der Dotierungsunterschied groß ist, kann die Differenz der Dickenwerte des Abschnittes 30" und des anderen Bereiches der P 2-Zone weniger groß sein.

Es soll nunmehr Bezug genommen werden auf F i g. 8, in welcher ein Verfahren zur Herstellung eines Thyristors nach F i g. 7 dargelegt ist Zunächst wird ein flacher Silicium-Substratkörper 34 aus N-leitendem Material mit einer Dotierungsdichte von 10¹⁴ Atomen/cm³ auf der einen Räche des Körpers mit einer Maske 36 aus Siliciumdioxid und auf der anderen Oberfläche mit einer Schutzschicht 37 bedeckt. Die Maske 36 weist eine Öffnung 38 auf, durch welche hindurch P-Ieitend dotierendes Material in die Schicht 34 unter Anwendung bekannter Diffusionstechnik eindiffundiert wird (F i g. 8b). Die P-leitende Dotierung hat eine Dotierungsdichte von etwa 10¹⁹ Atomen/cm³.
Die Maske 36 wird danach teilweise derart weggeätzt, daß die öffnung 38 vergrößert ist. Dies ist in Fig.8c dargestellt. Nun wird P-leitend dotierendes Material mit einer Dotierungsdichte von etwa 10¹⁷ Atomen/cm³ in eine Zone 42 eindiffundiert, die den Bereich 40 enthält, die jedoch wesentlich breiter ist (Fig.8d). In den Bereich 40 wird ferner ein zweites P-Ieitend dotierendes Material eindiffundiert, um diesen Bereich entlang der Längsachse, d. h. in der oben angegebenen Richtung der Zonenfolge, tiefer zu machen als den übrigen anderen Bereich der Zone 42. Die gegenüberliegende Oberfläche des Substratkörpers 34 wird ebenfalls mit einer P-Ieitenden Zone 44 versehen, die eine Dotierungskonzentration von etwa 10¹⁹ Atomen/cm³ aufweist und nach üblicher Diffusionstechnik hergestellt wird.

Wie man der Fig.8e entnehmen kann, werden die Oberfläche der Zone 42 und die nach unten zeigende Oberfläche des Substrates 34 zunächst mit einer Maske aus Siliciumdioxid bedeckt, welche eine öffnung 48 enthält. Durch diese öffnung 48 hindurch wird N-leitend dotierendes Material zur EJildung der Zone 50 in Form eines. Sternes oder eines Kammes (siehe Fig. 3 und 4) nach üblicher Technik in die Zone 42 und in den Bereich 40 eindiffundiert. Schließlich wird die P-Zone 44 noch mit einer Anoden-Hauptelektrode 52 und die N-Zone 50 mit einer Kathoden-Hauptelektrode 54 versehen. Eine Elektrodenzuleitung 56 wird mit der Elektrode 54 verbunden. Auf der Oberseite der P-Zone 42 wird außerdem die Steuerelektrode 58 angebracht.

Wie im Zusammenhang mit der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Elekirodenzuleitung 56 der Kathode in Richtung Jer Zonenfolge gesehen axial fluchtend mit dem P-Bereich 40 ausgerichtet. Ein Bereich 60 der Λ/2-Zone entspricht dem Bereich 40 und befindet sich zwischen diesem Bereich 40 und der Elektrodenzuleitung 56 der Kathode. Dadurch, daß man den P-Bereich 40 entlang des Haupt-Stromweges dicker als den übrigen Bereich 42 der P-Zone macht und dadurch, daß man die Dotierungskonzentration des P-Bereiches 40 höher wählt, wird die Injektionswirksamkeit des Bereiches 60 der N-Zone 50 so weit reduziert, daß der zwischen den Bereichen 60 und 40 des erfindungsgemäßen Thyristors gebildere PN-Übergang stets abgeschaltet ist, unabhängig ^v°n der Polarität der Steuerspannungen, an die die Steuerelektrode 58 angelegt wird. Der Bereich 60 der N-Zone, der direkt unterhalb der Zuleitung 56 liegt wird daher nicht veranlaßt einen überhöhten Strom zu führen, wenn der Thyristor abgeschaltet ist

Der N-Bereich 50 wurde im Zusammenhang mit seiner Formgebung als Kamm oder als Stern beschrieben. Es sind diesbezüglich auch andere Ausführungsformen verwendbar, die sich ebenfalls dadurch auszeichnen, daß die N-Zone in schmale streifenförmige Bereiche und in einen auf den Querschnitt der Zuleitung bezogenen Bereich verlegt gedacht ist wobei letzterer Bereich eine relativ große Querschnittsfläche hat

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß sich die Erfindung sowohl auf NPNP-Thyristoren als auch auf PNPN-Thyristoren anwenden läßt Bei letzteren Thyristoren kann das gleiche wie oben beschriebene Prinzip verwendet werden; es sind lediglich die Polaritäten der Halbleiterzonen umzukehren.

709611/188

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abschaltbarer Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der eine Folge von vier Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitungstyps aufweist, mit einer ersten Hauptelektrode an der einen, der ersten der beiden Endzonen der Zonenfolge, mit einer zweiten Hauptelektrode an der anderen, der zweiten der beiden Endzonen, mit einer Steuerelektrode an der an die erste Endzone grenzenden Zwischenzone, sowie mit je einer Elektrodenzuleitung an jeder der drei Elektroden, wobei ein erster Thyristorteil von den Bereichen der Zonen der Zonenfolge, der ersten und der zweiten Hauptelektrode und der Elektrodenzuleitung zu der ersten Hauptelektrode gebildet ist, in dem diese Bereiche mit dem Bereich der ersten Hauptelektrode, in dem die Clektrodenzuieitung mit der ersten Hauptelektrode verbunden ist, in Richtung der Zonenfolge fluchten, und wobei ein zweiter Thyristorteil von den übrigen Bereichen der Zonen der Zonenfolge, der beiden Hauptelektroden und von der Steuerelektrode gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30, 30") der von der Steuerelektrode (20) kontaktierten Zwischenzone (P2), den der erste Thyristorteil enthält, derart ausgebildet ist, daß die Summe der Stromverstärkungsfaktoren <xn + <xp der beiden Teilthyristoren des ersten Thyristorteils unabhängig von der Polarität der von einer äußeren Spannungsquelle über die erste Hauptelektrode (14) und die Steuerelektrode (20) zugeführten Steuerspannung stets kleiner als 1 ist

2. Abschaltbarer Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30) der von der Steuerelektrode (20) kontaktierten Zwischenzone (P2, 42) eine Dotierungsdichte hat, die größer als die Dotierungsdichte des übrigen, zweiten Bereiches dieser Zwischenzone (P 2,42) ist.

3. Abschaltbarer Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30') der von der Steuerelektrode (20) kontaktierten Zwischenzone (P2, 42) in Richtung der Zonenfolge gesehen eine Dicke hat, die größer als die Dicke des übrigen, zweiten Bereiches dieser Zwischenzone (P 2,42) ist.

4. Abschaltbarer Thyristor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (30", 40) der von der Steuerelektrode (20) kontaktierten Zwischenzone (Pl, 42) sowohl eine größere Dotierungsdichte als auch eine größere Dicke in Richtung der Zonenfolge gesehen hat als der übrige, zweite Bereich dieser Zwischenzone (P 2,42).

5. Abschaltbarer Thyristor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine Zonenfolge mit einer Anodenzone (Pi), einer N-leitenden zweiten Zwischenzone (N 1). einer P-Ieitenden ersten Zwischenzone (P2) und einer Kathodenzone (N2) aufweist, und mindestens eine Steuerelektrode (20) an der ersten Zwischenzone (P2) angebracht ist.

6. Abschaltbarer Thyristor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenzone (N2) außer einem ersten Bereich (60), der mit dem ersten Bereich (40) der Zwischenzone (P 2) in Richtung der Zonenfolge gesehen fluchtet, und in dem die Elektrodenzuleitung (28, 56) mit der Kathode verbunden ist, eine Vielzahl von weiteren Bereichen aufweist, die an ihrem einen End miteinander und mit dem ersten Bereich (60,24,26 zusammenhängen, im übrigen jedoch voneinande einen Abstand haben und zusammen eine Quer schnittsfläche aufweisen, die geringer ist als di Querschnittsfläche des ersten Bereichs (60).