DE2809564A1

DE2809564A1 - Gesteuerter halbleitergleichrichter

Info

Publication number: DE2809564A1
Application number: DE19782809564
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukui; Shin Kimura; Yoshio Terasawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1978-03-06
Publication date: 1978-09-14
Also published as: US4214254A; JPS53110483A; DE2809564C3; SE7802656L; DE2809564B2; SE428981B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen gesteuerten Halbleitergleichrichter mit verstärkendem Steueranschluß. Wird zwischen Steueranschluß und Kathode eines gesteuerten Halbleitergleitrichters, beispielsweise eines Thyristors, eine Triggerspannung angelegt, um einen Steuerstrom fließen zu lassen, wobei die Durchlaßspannung zwischen Anode und Kathode liegt, so schlagen die pn-Übergänge des gesteuerten Halbleitergleichrichters über und es fließt ein Strom zwischen Anode und Kathode. Die Änderung des Zustandes des Thyristors aus seinem sperrenden in seinen leitenden Zustand wird als Einschalten des Thyristors bezeichnet.

Das Einschalten des Thyristors beginnt mit dem Einschalten der kleinen, an der Oberfläche der Kathode und in nächster Nähe zum Steueranschluß befindlichen kleinen Fläche und die eingeschaltete oder leitende Fläche dehnt sich dann über den gesamten Thyristor aus. Ist daher die Anstiegsgeschwindigkeit ^x- des Stroms in Durchlaßrichtung in einem frühzeitigen Zeitpunkt des Einschältens groß, so fließt durch einen kleinen leitenden Bereich ein hoher Strom in Durchlaßrichtung, so daß die Stromdichte sehr hoch wird und der Leistungsverlust in diesem Bereich sehr groß werden, kann,wodurch der Thyristor in extremen Fällen zerstört wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde mit der US-PS 3 526 815 ein Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß vorgeschlagen, der einen Hilfsthyristorbereich aufweist. Hilfsthyristorbereich und Hauptthyristorbereich sind miteinander integriert und im gleichen Halbleitersubstrat parallelgeschaltet. Durch das Triggersignal wird zunächst der Hilfsthyristorbereich eingeschaltet und der Einsehaltstrom, d.h. der durch den Hilfsthyristorbereich fließende Strom wird als Triggersignal zum Einschalten des Hauptthyristorbereichs benutzt. Der in dem frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges in Durchlaßrichtung gerichtete Strom teilt sich somit auf den Haupt- und den Hilfsthyristorbereich auf. Daher wird die Schaltenergie auf beide Bereiche verteilt, so daß die mögliche Stromanstiegsgeschwindig-

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keit ^ im frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges beträchtlich erhöht werden kann.

Durch immer höher werdende Anforderungen an Gleichrichter mit höherer Durchbruchspannung, größerem Stromführungsvermögen und höherer Schaltgeschwindigkeiten sind jedoch weitere Verbesserunger, bei derartigen Thyristoren mit verstärkendem Steueranschluß notwendig. Es hat sich nämlich gezeigt, daß, wenn bei derartigen Thyristoren der Hauptthyristorbereich lediglich mit einem Hilfsthyristorbereich in seiner Nähe versehen ist, im Hilfsthyristorbereich und in seiner Nachbarschaft leicht ein elektrischer oder thermischer Durchbruch stattfindet, so daß die mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit -JE· nicht ausreichend erhöht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile und Mangel bekannter Thyristoren der in Frage stehenden Art zu vermeiden. Insbesondere soll ein gesteuerter Halbleitergleichrichter mit verbessertem verstärkendem Steueranschluß geschaffen werden, bei dem sich eine ausreichend hohe Stromanstiegsgeschwindigkeit -3ψ erreichen läßt.

Nach einem Aspekt der Erfindung enthält ein gesteuerter Halbleitergleichrichter mit verstärkendem Steueranschluß einen Hilfsthyristorbereich, der durch ein Steuersignal eingeschaltet wird, und einen Hauptthyristorbereich, der .durch den Einschaltstrom durch den Hilfsthyristorbereich eingeschaltet wird. Erfindungsgemäß wird die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristorbereich kürzer als die der Träger im Hauptthyristorbereich gemacht Hierdurch kann die -tfom Hilfsthyristorbereich, wo die Einschaltfläche lokal konzentriert werden kann, verbrauchte Schaltenergie abgesenkt werden, so daß die mögliche Stromänderungsgeschwindigkeit ^r während des Einschaltvorganges beträchtlich verbessert werden kann. Zur Steuerung der Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristorbereich wird in diesen ein die Lebensdauer verkürzendes Material, beispielsweise Gold oder Platin dotiert. Ebenso kann die Lebensdauer der Träger durch Beschüß mit Elektronenstrahlen,

Neutronenstrahlen oder anderen radioaktiven, Strahlungsschaden hervorrufenden Strahlen, wodurch Rekombinationszentren für die Träger entstehen, und durch andere geeignete Verfahren verkürzt werden. Die Strahlungszerstörung ist jedoch vorzuziehen, weil die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristorbereich, die ein geringes Volumen haben, selektiv mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit gesteuert werden muß.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß,

Fig. 2 den Querschnitt II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für einen Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß, das zur Erläuterung der Erfindung dient,

Fig. 4 zum Vergleich in einem Diagramm den Verlauf von Strom und Spannung in einem frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges bei einem herkömmlichen und einem erfindungsgemäßen Thyristor,

Fig. 5 die Abhängigkeit der Schaltenergie von der Lebensdauer der Träger in der η-leitenden Basisschicht des Hilfsthyristorbereichs,

Fig.6A, Querschnitte abgewandelter Ausführungsformen des er-

' findungsgemäßen gesteuerten Halbleitergleichrichters und

Fig.6B, Draufsichten der Halbleitergleichrichter der Figuren 7B, 8B _{6A 7A}

Fig. 1 und 2 zeigen die Draufsicht bzw. den Querschnitt eines Thyristors mit verstärkendem Steueranschluß. Gemäß Fig. 1 und besteht ein scheibenförmiges Halbleitersubstrat 1 aus Silicium

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mit zwei Hauptflächen 11 und 12 auf den einander gegenüberliegenden Seiten aus vier Halbleiterschichten, nämlich einer p-leitenden Emitterschicht Pg, einer η-leitenden Basisschicht Ng einer p-leitenden Basisschicht P_ß und einer n-leitenden Emitterschicht Ng. Die η-leitende Emitterschicht Ng besteht aus einem Hauptemitterbereich N-™ und einem von diesem durch die p-leitende Basisschicht Pg isolierten Hilfsemitterbereich N„2 ι dessen Fläche kleiner ist als die des Bereichs N^. Die p-leitende Emitterschicht P„ und die η-leitende Basisschicht Ng bilden einen ersten pn-übergang J^, die η-leitende Basisschicht N-n und die p-leitende Basisschicht Pg bilden einen zweiten pn-übergang J₂, und die p-leitende Basisschicht P und die η-leitende Emitterschicht N„ bilden einen dritten pn-übergang J,. Eine auf der einen Hauptoberfläche 11 des Halbleitersubstrats 1 befindliche Anode steht in ohm'schem Kontakt mit der p-leitenden Emitterschicht Pg. Die auf der anderen Hauptfläche 12 des Siliciumsubstrats 1 befindliche Kathode 3 steht in ohm'schem Kontakt mit dem Hauptemitterbereich Ng,, der η-leitenden Emitterschicht Ng. Auf der Hauptoberfläche 12 befindet sich ein Steueranschluß 4, der in ohm'schem Kontakt mit der p-leitenden Basisschicht Pg steht. Die Steuerelektrode 4 ist bezüglich des Hilfsemitterbereichs Ng₂ auf der gegenüberliegenden Seite des Hauptemitterbereichs Ng^ angeordnet. Ein Hilf ssteueranschluß 5 auf der Hauptoberfläche 12 des Siliciumsubstrats 1, nämlich der p-leitenden Basisschicht P₅₅ ist vom Hauptemitterbereich Ng,, getrennt und umgibt diesen. Der Hilfssteueranschluß 5 steht elektrisch mit der Oberfläche des Hilfsemitterbereichs Ngp auf der Seite des Hauptemitterbereichs Ng^ in Verbindung. Der Hauptthyristorbereich T^ besteht aus den Teilen der vier Schichten Pg, Ng, P_ß und Ng₁ auf der rechten Seite der gestrichelten Linie X der Fig. 2. Der Hilfsthyristorbereich T^ auf der linken Seite der gestrichelten Linie X besteht aus einem Teil der vier Schichten Pg, Ng, P_ß und Ng₂. Die Schichten Pg, N_ß und P_ß sind gemeinsam Bestandteile des Haupt- und des Hilfsthyristrbereichs T„ bzw. T,..

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Erfindungsgemäß ist die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristorbereich T. kürzer als die der Träger im Hauptthyristorbereich T^. Beispielsweise wird der Hauptthyristorbereich T. selektiv einer geeigneten Strahlung ausgesetzt, so daß Rekombinationszentren erzeugende Strahlungsschaden entstehen.

Die Auswirkung der Verminderung der Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristorbereich T. wird im folgenden anhand des vorstehend beschriebenen Thyristors erläutert.

Wird zwischen Steueranschluß 4 und Kathode 3 eine Triggersignalspannung angelegt, wenn zwischen Anode 2 und Kathode Z> eine Spannung in Durchlaßrichtung anliegt, so fließt der Steuerstrom über den Hilf semitt erber eich N™» den Hilfssteueranschluß 5 und den Hauptemitterbereich N_E1 zur Kathode 3 (Pfeil I₁). Da hierbei die Dichte J. des in den Hilf semitt erber eich N-^p fließenden Steuerstroms und die Dichte J_M des in den Hauptemitterbereich Ng^ fließenden Steuerstroms derart bestimmt sind, daß Ja"^ Jm» wird zunächst der Hilfsthyristorbereich T_A eingeschaltet, so daß der durch einen Pfeil I^ angedeutete Strom in Durchlaßrichtung fließt. Darauf wird durch den in Durchlaßrichtung gerichteten Strom die größere Fläche des Hauptthyristorbereichs T„ gegenüber dem Hilfssteueranschluß 5 eingeschaltet, so daß in Durchlaßrichtung ein Strom i·* fließt. Somit wird bei dem Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß der in Durchlaßrichtung fließende Strom in dem frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges in zwei Komponenten unterteilt, die durch den Hilfsthyristorbereich T. bzw. den Hauptthyristorbereich T« fließen. Infolgedessen wird die Schaltenergie durch den Hilfs- und den Hauptthyristorbereich T^ bzw. Tj. aufgeteilt, so daß die mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit ^pJr verbessert werden kann.

Bei einem Thyristor mit Hilfsthyristorbereich, bei dem die Lebensdauer der Träger nicht gemäß der Erfindung gesteuert wird, treten leicht eine elektrische und thermische Zerstörung bzw. Durchbruch im Hilfsthyristorbereich und in seiner Nähe auf,

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so daß die Stromanstiegsgeschwindigkeit -rl· nicht ausreichend erhöht werden kann. Der Grund hierfür ist folgender. Die mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit ^ des Thyristors mit verstärkendem Steueranschluß wird, je nach dem, welche größer ist, durch die vom anfänglich leitenden Bereich des Hilfsthyristorbereichs T^ bzw. vom anfänglich leitenden Bereich des Hauptthyristorbereichs T^ verbrauchten Schaltenergie begrenzt. Daher müssen zur Vergrößerung der Stromanstiegsgeschwindigkeit •jij· die anfänglich leitenden Flächen des Hilfs- und des Hauptthyristors Ty> bzw. T_M entsprechend ihrem Energieverbrauch vergrößert werden. Da für den Hauptthyristorbereich T_M als Steuerstrom ein großer in Durchlaßrichtung fließender Strom ip ausgenutzt wird, der durch den Hilfsthyristor T^ fließt, kann die anfänglich leitende Fläche leicht durch Vergrößerung der Umfangslänge des Hauptemitters Eg₁ gegenüber der Hilfssteuerelektrode 5 vergrößert werden. Wird aber die Umfangslänge des Hilfsemitters N_₂ gegen den Steueranschluß 4 einfach vergrößert, wird für den Hilfsthyristor T^ ein höherer Steuerstrom gebraucht. Darüberhinaus kann die anfänglich leitende Fläche aus den noch zu beschreibenden Gründen kaum vergrößert werden. Wenn nämlich bei einem Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß der Hilfsthyristor T^ eingeschaltet wird und der Anodenstrom (i₂, Fig. 2) vom Hilfssteueranschluß 5 zur Kathode 3 fließt, so fällt zwischen HilfsSteueranschluß 5 und Kathode 3 eine Spannung ab. Der Steuerstrom (i.pFig.2) nimmt mit steigendem Spannungsabfall ab. In extremen Fällen kann sich sogar die Richtung des Steuerstroms i^ umkehren. Ist daher im Hilfsthyristor T^ gegenüber dem Steueranschluß 4 die Einschaltverzögerung ungleichmäßig und wird mit dem Steuerstrom i^ eingeschaltet, so erfolgt wegen des Steuerstroms in den Teilen des Hilfsthyristors T^ keine Einschaltung, wo die Einschaltung mit einer Verzögerung beginnen soll, so daß die gesamte anfänglich leitende Fläche nicht vergrößert werden kann. Wenn die Stromanstiegsgeschwindigkeit -?=■ des Anodenstroms erhöht wird, steigt ebenso der Spannungsabfall zwischen Hilfssteueranschluß 5 und Kathode 3, so daß die Abnahme des Steuerstroms beschleunigt und die anfänglich leitende Fläche weiter verringert wird.

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Der in Durchlaßrichtung durch den Hilfsthyristor T. fließende Strom ±2 fließt nicht nur vor und während der Einschaltung des Hauptthyristors T^, sondern fließt auch als Komponente i, des Anodenstroms (i₂ + i-z) nach dem Einschalten des Hauptthyristors T_M weiter. Infolgedessen wird bei sich erhöhender Anstiegsgeschwindigkeit des Anodenstroms -^r die Komponente i₂, d.h. der in Durchlaßrichtung fließende Strom erhöht. Daher wird im anfänglich leitenden Bereich des Hilfsthyristors T., dessen anfänglich leitende Fläche kaum vergrößert wird, die größte Schaltenergie verbraucht. Da weiter der in Durchlaßrichtung fließende Strom ip durch den Teil der p-leitenden Basisschicht P_n fließt, der sich zwischen dem HilfsSteueranschluß 5 und der Kathode 3 befindet, und außerdem in seitlicher Richtung längs des Hauptemitterbereichs N_^ fließt, ist die dort infolge des erhöhten, in Durchlaßrichtung fließenden Stroms i₂ erzeugte Wärme nicht vernachlässigbar.

Wie erwähnt, ist bei einem Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß, bei dem die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristor nicht in geeigneter Weise eingestellt ist, der Anstieg der Stromänderungsgeschwindigkeit . ^ des Anodenstroms von einer Erhöhung des in Durchlaßrichtung durch den Hilfsthyristor T. fließenden Stroms i₂ begleitet, so daß leicht elektrische und thermische Zerstörungen oder Durchbrüche auftreten.

Der erfindungsgemäße Thyristor hat während des Einschaltvorganges eine ausreichend hohe Stromänderungsgeschwindigkeit r~ . Trotzdem tritt bei ihm die beschriebene Schwierigkeit nicht auf. Der Grund hierfür ist folgender.

Fig. 3 zeigt das Ersatzschaltbild eines Thyristors mit verstärkendem Steueranschluß gemäß Fig. 1 und 2. In Fig. 2 ist mit R_G1 der Widerstand des Teils der p-leitenden Basisschicht Pg zwischen Steueranschluss 4 und Hilfsemitterbereich N^₂ mit R_G2 der Widerstand der Schicht P_ß zwischen dem Hilfssteuer-

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anschluß 5 und dem Hauptemitterbereich N™ bezeichnet. Mit R_A und V.£ äind der Widerstand bzw. die Spannungskomponente des Hilfsthyristorbereichs T^ im frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges bezeichnet. Die Widerstandskomponente R, ist entsprechend der Mange der Träger in der n-leitenden Basisschicht Ng veränderlich, die erhöht wird, wenn der Steuerstrom 1q und der Strom in Durchlaßrichtung i. in den Hilfsthyristor T^ fließen. Die Spannungskomponente V, ist die unter dem Einfluß des Steuerstroms i^ und des Stroms i_A in Durchlaßrichtung unveränderliche Komponente. Ähnlich kann der Hilfsthyristor T^ als Widerstand TL. und Spannungskomponente Vjyr dargestellt werden.

Versuche und Untersuchungen haben gezeigt, daß die Widerstands komponenten R^ und R™ des Hilfs- bzw. Hauptthyristors T^ bzw. T_M in Abhängigkeit von der Menge der Träger in der n-leitenden Basisschicht Ng veränderlich sind, die sich proportional zum Integral des Steuerstroms ±n und des Stroms i^ erhöhen. Die Werte sind angenähert durch folgende Gleichungen gegeben;

_RA

(D

Al" ⁺

worin K-, und Kp proportional Konstanten sind, die entsprechend der Lebensdauer der Träger in der n-leitenden Basisschicht Ng bzw. p-leitenden Basisschicht P_ß veränderlich sind. Ist die Lebensdauer der Träger kurz, so ist die Menge der in der n-leitenden Basisschicht Ng angesammelten Träger gering, so daß die Proportionalkonstanten . K₁ und K₂ groß werden.

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Setzt man die Werte der Proportionalkonstanten K₁ und K₂

und anderer erforderlicher Größen in die Gleichungen 1 und 2 ein, so läßt sich durch Berechnung der Ströme an den verschiedenen Punkten des Ersatzschaltbildes der Fig. 3 ermitteln, daß die Lebensdauer τ _N der Träger in der η-leitenden Basisschicht N_ß des Hilfsthyristors T. kürzer als die entsprechende Lebensdauer _Tjt des Hauptthyristors T_M wird, wobei der Strom i. im Hilf si3iyristor T. geringer wird. Weiter kann der Strom i, in Durchlaßrichtung auch vermindert v/erden, indem der Widerstand Rq₂ der p-leitenden Basisschicht Pg zwischen Hauptemitterbereich Ng₁ und Hilfssteueranschluß 5 erhöht wird. In diesem Fall ist jedoch die Auswirkung der Verminderung des Stroms i^ in Durchlaßrichtung nicht zufriedenstellend, weil die Steueranordnung die Erhöhung des Widerstandes Rq₂ begrenzt.

Im folgenden werden die Brauchbarkeit der Erfindung bestätigende Versuchergebnisse beschrieben. Bei einem Thyristor mit verstärkender Steueranordnung können die durch den Hilfs- und den Hauptthyristor T^ bzw. Tj. fließender Ströme i. bzw. i™ nicht getrennt gemessen werden. Entsprechend werden zwei Thyristoren mit je einem verstärkenden Steueranschluß benutzt und die Hilfssteueranschlüsse der beiden Thyristoren werden kurzgeschlossen. Durch Kombination des Hilf sthyris-fers des einen Thyristors mit dem Hauptthyristor des anderen Thyristors können die Ströme i^ und i~ durch den Hilfs- bzw. Hauptfchyristor T. bzw·. T_M sowie die Spannung Vp am Hauptthyristor T_M gemessen werden. Die Messergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt. In Fig. 4 bedeuten die Kurven Ay und By den Verlauf der Spannung Vp in Durchlaßrichtung und die Kurven A. und B. den Verlauf des Stroms ip in Durchlaßrichtung. Die Kurven Ay und A^ gelten für den Fall» daß die Lebensdauer τι\_Τ der Träger in der

B η-leitenden Basisschicht N_ß im Haupt- und Hilfsthyristor T_M bzw. T^ gleich 40 yus und die Kurven By und B^ dem Fall, daß die Lebensdauer τ_Ν des Hauptthyristors T_M gleich 40 us,

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jedoch die Lebensdauer τ™· des Hilfsthyrisixes T. gleich 31 Ais ist. Aus Fig. 4 ist daher klar, daß der in Durchlaßrichtung fließende Strom i^ durch den Hilfsthyristör T_A vermindert werden kann, wenn die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristor T. kürzer als die der Träger im Hauptthyristor T_M ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Thyristor kann also die im Hilfsthyristorbereich T. verbrauchte Energie, wo die anfänglich leitende Fläche ziemlich leicht lokalisiert wird, verringert werden. Entsprechend steigt die im Hauptthyristor T^ verbrauchte Schaltenergie. Da aber die leitende Fläche des Hauptthyristors Tj. im frühzeitigen Stadium des Einschaltvorganges wegen der Vergrößerung der Umfangslänge des Hauptemitterbereichs N_m gegen den HilfsSteueranschluß 5 sehr groß ist, kann der Anstieg der im Hauptthyristor T^ verbrauchten Schaltenergie auf einen geringen Wert begrenzt werden. Infolgedessen kann die mögliche Stromanstiegsgeschwindigkeit S^. bei einem Thyristor mit verstärkendem Steueranschluß von einem herkömmlichen Wert von 300 A/jas auf mehr 600 A/us verbessert werden.

Bei der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 wird die Lebensdauer der Träger im Hilfsthyristor auf der linken Seite der gestrichelten Linie X verkürzt. Es ist jedoch vorzuziehen, daß die Lebensdauer der Träger in dem Teil des Substrats, der sich mit den Projektion des Hilfsemitterbereichs N₀ in Richtung senkrecht zur Hauptfläche 12 deckt und die Lebensdauer der Träger in der Nachbarschaft dieses Teils (innerhalb des 3-fachen der Diffusionslänger der Träger) kürzer ist als die Lebensdauer der Träger im Hauptthyristor T . Der Ausdruck "Nähe" bedeutet hier einen Bereich innerhalb eines Abstandes vom 3-fachen der Diffusionslänge der Träger, parallel zur Hauptfläche 12 vom Rand des oben definierten Teils gemessen. Dieser Bereich wird so auf eine Grenzlinie begrenzt, außerhalb der die Ansammlung elektrischer Ladungen bei leitendem Hilfsthyristor T. extremt gering wird. Diese Bedingungen sollten

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auch "bei den folgenden abgewandelten Ausführungsformen beibehalten werden.

In den Figuren 6A, 6B bis 8A, 8B sind die schematischen Schnitte bzw. Draufsichten weiterer Ausführungsformen gezeigt.

Bei der Ausführungsform der Figuren 6A und 6B befindet sich der SteueranSchluß 4 in der Mitte des Halbleitersubstrats 1; der Hilfs- und der Hauptemitterbereich Ng₂ und Ng₁ sind in Form eines den Steueranschluß umgebenden Ringes ausgebildet.

Bei der in der Figuren 7A und 7B gezeigten Ausfuhrungsform ist der Hilfsthyristor T^ im Randbereich des Substrats 1 angeordnet; der Hilfsemitterbereich Ng~ ist als den Steueranschluß 4 umgebender Ring ausgebildet.

Bei der Ausführungsform der Figuren 8A und 8B steht der Steueranschluß 4 in Kontakt mit dem Teil der p-leitenden Basisschicht Pg, der sich zwischen dem Haupt- und dem Hilfsemitterbereich Ng-, bzw. Ngp "befindet.

Bei den Ausführungsformen der Figuren 1, 7A, 7B und 8A, SB ist der HilfsSteueranschluß 5 nicht ringförmig, sondern längs eines Teils des Umfanges des Hauptemitterbereichs N™ verlängert.

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Claims

Patentansprüche

Gesteuerter Halbleitergleichrichter mit einem Halbleitersubstrat (1) mit zwei Hauptflächen (11, 12) und bestehend aus vier kontinuierlich zwischen den beiden Hauptflächen ausgebildeten, abwechselnd p- und η-leitenden Schichten, von denen die jeweils aneinander angrenzenden zwischen sich einen pn-übergang bilden, wobei die eine Hauptfläche (12) aus freiliegenden Oberflächen einer äußersten Schicht (Ng) und einer Zwischenschicht (Pg) und die andere Hauptfläche (11) aus der freiliegenden Oberfläche der anderen äußersten Schicht (P_E) besteht, und die eine äußerste Schicht aus einem Hauptbereich (N™) und einem Hilfsbereich (Ng₂) besteht, der eine kleinere Fläche aufweist als der

ORIGINAL INSPECTED

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Hauptbereich und von diesem durch die eine Zwischenschicht (Pg) getrennt ist, mit einem ersten Hauptanschluß (3), der auf der einen Hauptoberfläche (12) des Halbleitersubstrats (1) ausgebildet ist und in ohm'schein Kontakt mit dem Hauptbereich steht, mit einem zweiten Hauptanschluß (2) auf der anderen Hauptfläche (11) des Halbleitersubstrats (1), der mit der anderen äußersten Schicht (P_E) in ohm'schem Kontakt steht, mit einem auf der einen Hauptoberfläche (12) des Halbleitersubstrats (1) ausgebildeten Steueranschluß (4), der in ohm'schem Kontakt mit dem Teil der einen Zwischenschicht (Pg) in der Nachbarschaft des Hilfsbereichs (N_E2) steht, und mit einem auf der einen Hauptfläche (12) des Halbleitersubstrat s ausgebildeten Hilf s st euer ans chluß (5), der an der einen Zwischenschicht (P_ß) längs des Umfanges des Hauptbereichs (N_E1) verlängert ist und dessen Teil in ohm'schem Kontakt mit dem Hilfsbereich (N_E2) steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensdauer der Träger in dem Teil des Substrats (1), der mit der Projektion des Hilfsbereichs (N_E2) in Richtung senkrecht zur einen Hauptfläche (12) fluchtet, und die Lebensdauer der Träger in der Nähe dieses Teils kürzer ist als die der Träger in dem Teil des Substrats (1), der mit einer ähnlichen Projektion des Hauptbereichs (Ng.,) fluchtet.

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2. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Konzentration des die Lebensdauer verkürzenden Materials, das in einen ersten Teil des Substrats (1), der mit der Projektion des Hilfsbereichs (Ngp) iⁿ Richtung senkrecht zur einen Hauptoberfläche (12) fluchtet, und die Konzentration des die Lebensdauer verkürzenden Materials, das in einen zweiten Teil des Substrats (1) in der Nähe des ersten Teils dotiert ist, größer ist als die Konzentration des die Lebensdauer verkürzenden Materials, das in einen dritten Teil des Substrats (1) dotiert ist, der mit einer ähnlichen Projektion des Hauptbereichs (Ng₁) fluchtet,
3. Halbleitergleichrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen der Rekombinatkmszentren, die durch Bestrahlung mit radioaktiven Strahlen in einem ersten Teil des Substrats (1), der mit der Projektion des Hilfsbereichs (Ng₂) in Richtung senkrecht zur einen Hauptfläche (12) fluchtet, und in einem zweiten Bereich des Substrats (1) in der Nähe des ersten Teils größer ist als die Konzentration der Rekombinationszentren, die durch den gleichen Prozess in einem dritten Teil des Substrats (1) gebildet sind, der mit einer ähnlichen Projektion des Hauptbereichs (N_£1) fluchtet.

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