DE2346205A1 - Thyristor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der einen Emitter, eine Steuerelektrode und einen zwischen Emitter und Steuerelektrode liegenden Hilfsemitter und einen unter der Steuerelektrode liegenden und den Hilfsemitter überlappenden Bereich mit niedrigerer Durchbruchsspannung alü der übrige Halbleiterkörper auf v/eist, sowie einer ersten und einer zweiten Basiszone, nach Patent (P 21.40.993.8).

Ein solcher Thyristor ist bereits im Hauptpatent ,

(P 21.40.993.8) beschrieben v/orden. Der unter dem Hilfsemitter liegende Bereich niedrigeren spezifischen Widerstandes hat eine Durchbruchsspannung, die unter der des übrigen Halbleiterkörpers liegt. Bei Anlegen einer die Durchbruchsspannung dieses Bereiches übersteigenden Spannung an die Anode und Kathode des Thyristors bildet sich im genannten Bereich ein Lawinendurchbruch aus. Der Lawinenstrom zündet zunächst den den Hilfsemitter enthaltenden Hilfsthyristör, dessen Laststrom wiederum den Zündstrom für den Hauptthyristor bildet. Der Hauptthyristor erhält damit auch beim Zünden mittels einer an die Anoden-Katoden-Strecke gelegten Spannung (Überkopfzünden) durch innere Zündverstärkung einen relativ hohen Zündstrom. Ein hoher Zünstrom ist erwünscht,

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da dann der Hauptthyristor linienförmig zünden kann und die Zündstelle im Hilfsthyristör schnell entlastet wird. Dadurch wird eine Überlastung des Halbleiterkörpers, d.h. eine Zerstörung vermieden. Untersuchungen haben ergeben, daß nicht allein ein linsenförmiges Zünden des Hauptthyristors für ein einwandfreies Arbeiten des Thyristors notwendig ist, sondern auch ein möglichst ausgedehnter Zündbereich beim Hilfsthyristör. Hier ist besonders der ersten Einschaltphase des Hilfsthyristörs Augenmerk zu schenken. Es wurde nämlich festgestellt, daß sich auch Gin anfänglich linienförmiger Zündbereich in der ersten Einschaltphase wieder auf einen oder wenige Punkte konzentriert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thyristor der eingangs erwähnten Gattung gemäß dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß zunächst eine linienförmige Zündung des Hilfsthyristors eingeleitet wird und diese möglichst weitgehend erhalten bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Bereich niedriger Durchbruchspannung den Hilfsemitter an seiner der Steuerelektrode zugewandten Seite um höchstens 1 mm überlappt.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Figur näher erläutert.

Der Halbleiterkörper des Thyristors weist eine erste Zone 1,

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den ersten Emitter, eine zweite Zone, die erste Basis 2, eine dritte Zone 3, die zweite Basis und eine vierte Zone 4 den zweiten Emitter auf. Der erste Emitter 1 ist mit einer Emitterelektrode 8 und die erste Basis 2 mit einer Steuerelektrode 6 verbunden. Zwischen der Emitter-' elektrode 8 und der Steuerelektrode 6 liegt ein Hilfsemitter 5, der mit einer Hilfsemitterelektrode 7 verbunden ist. Der der Steuerelektrode 6 zugekehrte Innenrand des Hilfsemitters ist mit 11 bezeichnet. In der zweiten Basiszone 3 ist ein Bereich 10 vorgesehen, der eine niedrigere Durchbruchsspannung als der übrige Halbleiterkörper aufweist. Diese niedrigere Durchbruchsspannung kann durch einen niedrigeren spezifischen Widerstand, also durch höhere Dotierung, erreicht werden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise werde angenommen, daß an die Elektroden 8 und 9 eine Spannung angelegt wird, die höher ist als die Durchbruchsspannung des aus der Zone 2, dem Bereich 10 in der Zone 3 und der Zone 4 bestehenden Teils des Halbleiterelements. Wegen des niedrigeren spezifischen Widerstandes des Bereiches 10 liegt die Durchbruchsspannung dieses Teils niedriger als die Durchbruchsspannung des übrigen Halbleiterelements. An einem bevorzugten Punkt, der z.B. etwa in der Mitte liegen möge und mit 12 bezeichnet ist, kommt es zum Durchbruch. Damit fließt ein Lawinenstrom

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von der Elektrode 9 zur Steuerelektrode 6, der hier schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist. Dieser Strom fließt über die Steuerelektrode 6 gleichmäßig radial nach außen zum Innenrand 11 des Hilfsemitters 5. Dadurch ist die Voraussetzung für eine zunächst linienförmige Zündung am Innenrand 11 des Hilfsemitters 5 gegeben. Während des Zündens emittiert der Hilfsemitter 5 Elektronen in Richtung auf den Bereich 10. Diese Ladungsträger gelangen in die Raumladungszone zwischen den Zonen 2 und 3, in der wegen der höheren Dotierung des Bereiches 10 eine wesentlich höhere Feldstärke als am pn-übergang außerhalb des Bereiches 10 herrscht. Diese Ladungsträger werden damit stark beschleunigt und erzeugen durch hohe Ladungsträgermultiplikation einen Strom, der schnell ansteigt und in kurzer Zeit die Basiszonen 2 und 3 in der Nähe des Innenrandes des pn-Überganges 11 mit Ladungsträgern überschwemmt. Damit wird das Einschnüren des linsenförmigen Zündvorganges zumindest weitgehend vermieden. Der Durchbruchspunkt 12 wird nicht immer wie in der Figur gezeichnet etwa in der Mitte liegen,sondern kann auch z.B. am Rand des Bereiches 10 liegen. Um einen Durchbruch unter dem Hilfsemitter 5 zu vermeiden, was von vorneherein ein linienförmiges Zünden ausschließen würde, darf der Hilfsemitter den Bereich 10 nur wenig, z.B. um nicht mehr als 1 mm überlappen.

1 Patentanspruch
1 Figur

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Thyristor mit einem Halbleiterkörper, der einen Emitter, eine Steuerelektrode und einen zv/i sehen Emitter und Steuerelektrode liegenden Hilfsemitter und einen unter der Steuerelektrode liegenden und den Hilfsemitter überlappenden Bereich mit niedrigerer Durchbruchspannung als der übrige HaibieiterKörper au.fv7e±s"fe, sowie einer ersten und zweiten

   Basis, nach Patent· ♦♦,, (P 21.40.993.8), dadurch

   gekennzeichnet, daß der Bereich (10) niedrigerer Durchbruchspannung den Hilfseraitter (5) an seiner der Steuerelektrode (6) zugevrandten'Seite um höchstens 1 mm überlappt.

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