DE2233786A1

DE2233786A1 - Thyristor mit erhoehter ein- und durchschaltgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2233786A1
Application number: DE19722233786
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Rer Nat Roy; Heinrich Dr Rer Schlangenotto
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-01-24
Filing date: 1972-07-10
Publication date: 1974-01-31
Also published as: DE2233786C3; DE2233786B2

Description

~#hyristor mit erhöhter Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit" Die. Erfindung betrifft einen Thyristor mit hoher Leitfähigkeit in der,anoden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Beitfähigkeit in den Basiszonen, bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden mit Hilfe eines Steuerstromes eine erhöhte Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Steuerbasiszone, mit Abstand von den pn-8bergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen, eine im Vergleich zu derselben Zone hochdotierte zusammenhängende Zone gleichen Iieitungstyps in Gestalt von von einem Steuerkontakt ausgehenden, finger- oder netzförmig in der gesamten Steuerbasiszone sich erstreckenden Steuerstrombahnen angeordnet ist, nach DBP ......... (Patentanmeldung P 22 03 156.7).
Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Thyristors besteht z.B. darin, daß von einem zentral angeordneten Steuerkontakt radialsymmetrisch sich erstreckende fingerförmige Steuerstrombahnen ausgehen, die eine z.B. um drei Größenordnungen höhere Dotierungskonzentration als die Steuerbasiszone aufweisen und die zumindest an ihren Enden ankerförmig verästelt sein können. Diese Steuerstrombahnen sind in den Abmessungen und in der Dotierungskonzentration derart bemessen, daß in den Steuerstrombahnen der Spannun#sabfall des Steuerstromes bei Zimmertemperatur höchstens etwa 25 mV beträgt, und daß bei vorgegebener Flächengröße der fingerförmigen Steuerstrombahnen die Breite dieser Bahnen entsprechend der mit zunehmender Entfernung vom Steuerkontakt abnehmenden Strombelegung der Bahnen abnimmt.
Um den Zündvorgang bei einemiderartigen Thyristor noch zu beschleunigen, können erfindungsgemäß die Steuerstrombahnen in verschiedener Weise ausgestaltet sein. Es können die Steuerstrombahnen zwei unter einem Winkel sich schneidende Scharen von unter sich parallelen geradlinigen Strombahnen bilden, die in den Schnittpunkten netzförmig miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Des weiteren können die von einem Steuerkontakt, beispielsweise von einem in Nähe des Scheibenrandes eines Thyristors angeordneten Steuerkontakt ausgehenden Steuerstrombahnen durch hierzu Trajektorien bildende Strombahnen und speziell von einem zentralen Steuerkontakt radialsymmetrisch ausgehende fingerförmige Steuerstrombahnen durch in Bezug auf diesen Steuerkontakt konzentrische, ringförmige Strombahnen miteinander zusammenhängen und verbunden sein.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen: Die Fig. 1 und 2 Längsschnitte durch zwei verschieden ausgestaltete Steuerstrombahnen eines Thyristors gemäß der Erfindung.
Bei einem Thyristor nach Fig. 1, einem aus einer n+-leitenden kathodenseitigen Emitterzone, einer p-leitenden Basiszone, einer n-leitenden Basiszone und einer p+-leitenden anodenseitigen Emitterzone bestehenden n+pnp+ -Thyristor, liegt die Steuerstrecke zwischen einem mit der Basiszone, der Steuerbasiszone 3, verbundenen Steuerkontakt 5' und ei- ~nem Xathodenkontakt, der mit der kathodenseitigen Emitterzone verbunden ist. Innerhalb der p-leitenden Steuerbasiszone 3 sind netzförmig ausgestaltete Steuerstrombahnen 5, 5 " angeordnet. Diese bestehen aus zwei Scharen 5 und 5 " mit je fünf geradlinigen, zueinander parallelen Strombahnstreifen, die sich gegenseitig senkrecht durchdringen und dadurch miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Der zentral ängeordnete Steuerkontakt 5' des Thyristors ist mit dem Schnittpunkt der beiden mittleren Strombahnstreifen der Scharen 5 und 5 " verbunden. Dieses-Steuerstrombahnnetz erstreckt sich in der gesamten Steuerbasiszone 3. Jedoch können die einzelnen Strombahnstreifen auch kürzer sein und dann zweckmäßig an den Enden mit ankerförmigen Verästelungen weiter ausgebildet sein. Mit Hilfe des beschriebenen Steuerstrombahnnetzes wird bereits nahezu die gesamte für eine Stromführung verfügbare Längs schnittfläche des Thyristors von dem Zündvorgang- erfaßt. Entsprechend einer mit zunehmendem Abstand x vom Steuerkontakt 5' abnehmenden Strombelegung der Strombahnstreifen können dieselben eine mit zunehmendem Abstand x kleiner werdende Breite b aufweisen.
Nach Fig. 2 bilden die Steuerstrombahnen der Steuerbasiszone 3 ein in Bezug auf einen ebenfalls zentral angeordneten Steuerkontakt 5' radialsymmetrisches Netz mit einer Schar 5 von vier vom Steuerkontakt radial ausgehenden fingerförmigen Strombahnstreifen und einer Schar 5 " von drei konzentrisch angeordneten, kreisringförmigen Strombahnstreifen 5'', welche sich gegenseitig durchdringen und dadurch miteinander zusammenhängen und verbunden sind. Mit Hilfe dieses Steuerstrombahnnetzes wird die gesamte für die Stromführung verfügbare Längsschnittfläche des Thyristors von dem Zündvorgang optimal erfaßt und der Zündvorgang wird daher optimal beschleunigt. Bei einem nach Fig. 2 ausgebildeten Steuerstrombahnetz gilt hinsichtlich der Breite der Strombahnstreifen die oben dargelegte Bemessungsregel.
Ein nach Fig. 1 oder in sinngemäßer Abänderung nach Fig.
2 ausgebildetes Steuerstrombahnnetz ist vorteilhaft auch bei einem Thyristor mit einem nicht zentral angeordneten Steuerkontakt verwendbar. Dieser wird zweckmäßig wieder in einem Schnittpunkt zweier oder mehrerer Strombahnstreifen angeordnet und mit denselben verbunden. In sinngemäßer Abwandlung von Fig. 2 erhält man z.B. ein Strombahnnetz, das aus einer Schar 5 radial vom Steuerkontakt 5' ausgehender Strombahnstreifen und einer Schar 5 " in Bezug auf den Steuerkontakt konzentrischer Ellipsen- besteht, welche die radialen Strombahnstreifen durchdringen und mit diesen verbunden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Thyristor mit hoher Leitfähigkeit in der anoden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Leitfähigkeit in den Basiszonen, bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden mit Hilfe eines Steuerstromes eine erhöhte Sin- und Durchschaltge-, schwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Stieuerbasiszone (3), mit Abstand von den.pn-Ubergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen (2, 4), eine im Vergleich zu derselben Zone (3) hochdotierte zusammenhängende Zone (5) gleichen Leitungstyps in Gestalt von von einem Steuerkontakt (5') ausgehenden, finger- oder netzförmig in der gesamten Steuerbasiszone sich erstreckenden Steuerstrombahnen angeordnet ist, nach DBP ......... (Patentanmeldung P 22 03 ~156.7), gekennzeichnet durch zwei unter einem Winkel sich schneidender, ein Netz bildender Scharen (5, 5 ") von unter sich parallelen geradlinigen Steuerstrombahnen, die in den Schnitt#punkten miteinander zusammenhängen und verbunden sind.

2. Thyristor mit hoher Leitfähigkeit in der anoden- und kathodenseitigen Emitterzone und mit geringer Leitfähigkeit in den Basiszonen, bei dem mittels einer Fingerstruktur der Steuerbasiszone beim Zünden mit Hilfe eines Steuerstromes eine erhöhte Ein- und Durchschaltgeschwindigkeit dadurch erzielt wird, daß innerhalb der Steuer basiszone (3), mit Abstand von den pn-Übergängen dieser Zone zu den benachbarten Zonen (2, 4) eine im Vergleich zu derselben Zone (3) hochdotierte zusammenhängende Zone (5) gleichen Leitungstyps in Gestalt von von einem Steuerkontakt (5') ausgehenden, finger- oder netzförmig in der gesamten Steuerbasiszone sich erstreckenden Steuerstrombahnen angeordnet ist, nach DBP ......... (Patentanmeldung P 22 O3 156.7), dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Steuerkontakt (5'j ausgehenden Steuerstrombahnen (5) durch hierzu Trajektorien bildende Strombahnen (5'') miteinander zusammenhängen und verbunden sind.

31. Thyristor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch von einem zentral angeordneten Steuerkontakt (5') radialsymmetrisch ausgehende fingerförmige Steuerstrombahnen (5), welche durch in Bezug auf den Steuerkontakt konzentrische, ringförmige Steuerstrombahnen (5 ") miteinander zusammenhängen und verbunden sind.