DE3306974C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiter-Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a semiconductor component according to the preamble of claim 1.

Wie die entsprechende DE-OS 25 16 620 zeigt, wird die PIN-Struktur in großem Umfang dazu benutzt, die Spannungsfestigkeit des Halbleiterkörpers zu erhöhen. Die Diffusion eines Lebensdauerbegrenzers, der eine sehr schnelle Löschung von Ladungsträgern bewirkt, wird ebenfalls in großem Umfang angewandt, um der Diode das erwünschte Hochgeschwindigkeits- Betriebsverhalten zu verleihen.As the corresponding DE-OS 25 16 620 shows, the PIN structure widely used to withstand voltage to increase the semiconductor body. The diffusion of one Lifetime limiter, which is a very quick deletion of Carriers are also caused on a large scale applied to give the diode the desired high speed To give operating behavior.

Als Lebensdauerbegrenzer sind Schwermetalle wie Gold, Platin, Eisen, Kupfer od. dgl. (vgl. die US-PS 30 67 485 und die DE-OS 32 31 676) allgemein bekannt. Von diesen wird üblicherweise Gold verwendet. Platin wird nur auf Anwendungsgebieten eingesetzt, auf denen ein extrem kleiner Strom z. B. in der Größenordnung von einem mA erwünscht ist (vgl. "Reports of National Congress of the Institute of Electrical Engineers of Japan", 1975, Nr. 460, S. 563-564). Der Grund hierfür ist, daß der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung mit steigendem Strom zunimmt. Beim Einsatz von Gold als Lebensdauerbegrenzer ergibt sich zwar kein in Verbindung mit dem Spannungsabfall in Durchlaßrichtung nennenswertes Problem, es wird jedoch als Nachteil angesehen, daß der Leckstrom bei hohen Temperaturen um einen Faktor von etwa einer Größenordnung größer ist als bei einem Bauelement, bei dem als Lebensdauerbegrenzer für die Stromladungsträger Platin eingesetzt wird. Der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung und der Leckstrom sind Hauptgründe für die Erzeugungsverluste im Halbleiterkörper; eine Zunahme des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung und des Leckstroms sind von einer entsprechenden Temperaturerhöhung des Halbleiterkörpers begleitet, was schließlich zu thermischer Instabilität führt. Somit sollten also die Erzeugungsverluste möglichst klein gehalten werden.Heavy metals such as gold, platinum, Iron, copper or the like (see US Pat. No. 3,067,485 and DE-OS 32 31 676) generally known. Of these will usually used gold. Platinum is only used in areas of application used on which an extremely small current e.g. B. of the order of one mA is desired (cf. "Reports of  National Congress of the Institute of Electrical Engineers of Japan ", 1975, No. 460, pp. 563-564). The reason for this is that the forward voltage drop with increasing Electricity increases. When using gold as a life limiter there is no connection with the voltage drop in the forward direction noteworthy problem, it will however considered a disadvantage that the leakage current at high Temperatures by a factor of about an order of magnitude is larger than for a component in which the lifespan is limited platinum is used for the charge carriers becomes. The forward voltage drop and the Leakage current are the main reasons for the generation losses in the Semiconductor body; an increase in the voltage drop in The forward direction and the leakage current are of a corresponding one Accompanied temperature increase of the semiconductor body, which eventually leads to thermal instability. Consequently the generation losses should therefore be kept as small as possible will.

Nachstehend werden verschiedene für Dioden erforderliche Charakteristiken in Verbindung mit einem typischen Anwendungsfall, der nur als Beispiel dient, erläutert.The following are various ones required for diodes Characteristics in connection with a typical application, which serves only as an example.

Fig. 1A der Zeichnung zeigt einen bekannten Horizontal-Ablenkkreis eines Fernsehempfängers. Dabei sind ein Horizontal- Ablenktransistor 1, eine Zeilen- oder Dämpfungsdiode 2, ein Kondensator 3, ein Widerstand 4, eine Horizontal-Ablenkspule 5, eine Stromversorgung 6 und ein Eingangstransformator 7 vorgesehen. Figure 1A of the drawing shows a known horizontal deflection circuit of a television receiver. A horizontal deflection transistor 1 , a line or damping diode 2 , a capacitor 3 , a resistor 4 , a horizontal deflection coil 5 , a power supply 6 and an input transformer 7 are provided.

Der Horizontal-Ablenkkreis des Fernsehempfängers funktioniert so, daß einen sägezahnförmigen Strom i mit guter Linearität entsprechend Fig. 1B durch die Horizontal-Ablenkspule 5 fließen läßt, so daß eine Horizontal-Ablenkung des Elektronenstrahls auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre erfolgt.The horizontal deflection circuit of the television receiver functions in such a way that a sawtooth-shaped current i with good linearity as shown in FIG. 1B flows through the horizontal deflection coil 5 , so that the electron beam is horizontally deflected on the screen of a cathode ray tube.

Wenn der Horizontal-Ablenktransistor 1 zum Zeitpunkt t₁ aufgrund eines vom Eingangstransformator 7 erzeugten Signals eingeschaltet wird, steigt der durch die Horizontal-Ablenkspule 5 von der Stromversorgung 6 fließende Strom i₁ linear an. Wenn zum Zeitpunkt t₂ infolge des Verschwindens des Signals vom Eingangstransformator 7 der Horizontal-Ablenktransistor 1 abgeschaltet wird, treten Schwingungen in der den Kondensator 3, den Widerstand 4, die Horizontal-Ablenkspule 5 und die Stromversorgung 6 umfassenden Stufe auf, so daß ein Strom i₂ fließt und den Kondensator 3 auflädt. Wenn der Kondensator zum Zeitpunkt t₃ vollständig aufgeladen ist, entlädt er sich bis zu einem Zeitpunkt t₄, so daß ein Strom i₃ fließt. Nach erfolgter Entladung wird Energie, die in der Horizontal-Ablenkspule 5 zur Beibehaltung des Stromzustands derselben gespeichert ist, frei und erzeugt einen Strom i₄, der bis zum Zeitpunkt t₅ fließt. Während der Periode zwischen t₄ und t₅ fließt der Strom i₄ durch die Zeilendiode 2, wobei die Größe dieses Stroms i₄ als eine Funktion der Zeit abnimmt. Gemäß Fig. 1B wird der Elektronenstrahl relativ zum Bildschirm der Kathodenstrahlröhre während einer Periode von t₄ bis t₆ horizontal abgelenkt. Das Zeitinterval zwischen t₂ und t₄ entspricht der Austastperiode.If the horizontal deflection transistor 1 is turned on at time t ₁ due to a signal generated by the input transformer 7 , the current flowing through the horizontal deflection coil 5 from the power supply 6 current i ₁ increases linearly. If at the time t ₂ due to the disappearance of the signal from the input transformer 7 of the horizontal deflection transistor 1 is turned off, vibrations occur in the stage 3 comprising the capacitor 3 , the resistor 4 , the horizontal deflection coil 5 and the power supply 6 , so that a current i ₂ flows and charges the capacitor 3 . If the capacitor is fully charged at time t ₃, it discharges to a time t ₄, so that a current i ₃ flows. After the discharge has taken place, energy which is stored in the horizontal deflection coil 5 in order to maintain the current state thereof is released and generates a current i ₄ which flows until the time t ₅. During the period between t ₄ and t ₅ the current i ₄ flows through the row diode 2 , the magnitude of this current i ₄ decreasing as a function of time. According to FIG. 1B, the electron beam is deflected horizontally relative to the screen of the cathode ray tube during a period from t to t ₄ ₆. The time interval between t ₂ and t ₄ corresponds to the blanking period.

In Fig. 1B entspricht ein Spannungsverlauf v einer Übergangsspannung, die an die Horizontal-Ablenkspule 5 angelegt wird. In Fig. 1B, a voltage waveform corresponding to v a transition voltage is applied to the horizontal deflection coil. 5

Wie aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich ist, fließt der Strom i₄ während der Periode von t₄ bis t₅ durch die Zeilendiode 2. Zum Zeitpunkt t₅ fließt ein Stoßstrom von einigen A durch die Horizontal-Abenkspule 5, auf den jedoch nicht rechtzeitig die Erzeugung der erforderlichen Stromladungsträger in der Zeilendiode 2 folgen kann. Infolgedessen wird an der Zeilendiode 2 in Durchlaßrichtung eine extrem hohe Übergangsspannung erzeugt. Aufgrund dieser Übergangsspannung, die üblicherweise als Durchlaßverzugsspannung bezeichnet wird, wird die Basis-Emitter-Strecke des Horizontal-Ablenktransistors 1 in Rückwärts- oder Sperrichtung vorgespannt, wodurch die Funktionsgüte des Horizontal- Ablenkkreises verschlechtert wird. Es ist somit erwünscht, daß eine solche Durchlaßverzugsspannung möglichst niedrig gehalten wird, bis der Stoßstrom auf einen ausreichend hohen Pegel in der Zeilendiode 2 ansteigt.As can be seen from the above explanation, the current i ₄ flows through the row diode 2 during the period from t ₄ to t ₅. At time t ₅, a surge current of a few A flows through the horizontal lowering coil 5 , which, however, cannot be followed in time by the generation of the required current charge carriers in the row diode 2 . As a result, an extremely high transition voltage is generated on the row diode 2 in the forward direction. Due to this junction voltage, which is usually referred to as forward delay voltage, the base-emitter path of the horizontal deflection transistor 1 is biased in the reverse or reverse direction, whereby the performance of the horizontal deflection circuit is deteriorated. It is therefore desirable that such forward delay voltage be kept as low as possible until the surge current rises to a sufficiently high level in the row diode 2 .

Zum Zeitpunkt t₅ wird der Horizontal-Ablenktransistor 1 wiederum aufgrund des vom Eingangstransformator 7 angelegten Signals eingeschaltet, so daß ein Strom von der Zeilendiode 2 zum Horizontal-Ablenktransistor 1 fließt. Da jedoch die Ladungsträger zu diesem Zeitpunkt in der Zeilendiode 2 nicht vollständig gelöscht sein können, fließt ein in Fig. 1B in Strichlinien dargestellter Strom i₅ durch die Zeilendiode 2 ab dem Zeitpunkt t₅. Während einer Abtastperiode von t₆ bis t₈ treten Schwingungen in der durch den Kondensator 3, den Widerstand 4, die Horizontal-Ablenkspule 5 und die Stromversorgung 6 gebildeten Stufe auf, wie dies auch in der Periode zwischen t₂ und t₄ der Fall ist, so daß die in der Horizontal-Ablenkspule 5 induzierte Spannung v an die Zeilendiode 2 als Sperrspannung angelegt wird, die einen Wert im Bereich von 1200-1600 V, der für den Horizontal- Ablenkkreis spezifisch ist. Die Diode muß diese hohe Spannung aushalten. Wenn nicht die Ladungsträger in der Zeilendiode 2 bis zum Zeitpunkt T₆ gelöscht sind, ist ferner der Energieverbrauch in der Zeilendiode 2, der durch den Ausdruck v × i₅ gegeben ist, enorm hoch. Aus diesen Gründen müssen die Ladungsträger innerhalb des Zeitraums von t₅ bis t₆ gelöscht sein, was bedeutet, daß der Sperrverzug während dieser Periode beendet werden muß.At time t ₅, the horizontal deflection transistor 1 is turned on again on the basis of the signal applied by the input transformer 7 , so that a current flows from the line diode 2 to the horizontal deflection transistor 1 . However, since the charge carriers cannot be completely extinguished in the row diode 2 at this time, a current i ₅ shown in broken lines in FIG. 1B flows through the row diode 2 from the time t ₅. During a sampling period from t ₆ to t ₈ vibrations occur in the stage formed by the capacitor 3 , the resistor 4 , the horizontal deflection coil 5 and the power supply 6 , as is also the case between t ₂ and t ₄ , so that the voltage v induced in the horizontal deflection coil 5 is applied to the line diode 2 as a reverse voltage, which has a value in the range of 1200-1600 V, which is specific for the horizontal deflection circuit. The diode has to withstand this high voltage. If the charge carriers in the row diode 2 are not extinguished by the time T ₆, the energy consumption in the row diode 2 , which is given by the expression v × i ₅, is also enormously high. For these reasons, the load carriers must be deleted within the period from t ₅ to t ₆, which means that the blocking delay must be ended during this period.

Ferner hat die an die Zeilendiode 2 angelegte Sperrspannung v einen Leckstrom I _r zur Folge. Um die auftretenden Verluste (in Sperrichtung) entsprechend v × I _r zu minimieren, muß der Leckstrom I _r auf einen möglichst kleinen Wert in Anbetracht der Tatsache unterdrückt werden, daß die Sperrspannung v die vorgenannte Höhe hat.Furthermore, the reverse voltage v applied to the row diode 2 results in a leakage current I _r . In order to minimize the losses (in the reverse direction) corresponding to v × I _r , the leakage current I _r must be suppressed to the lowest possible value in view of the fact that the reverse voltage v has the aforementioned level.

Natürlich sollte der an der Zeilendiode 2 aufgrund des Stroms i₄ erzeugte Spannungsabfall in Durchlaßrichtung auf einen Mindestwert unterdrückt werden, um dadurch die Verluste im Durchlaßleitzustand der Diode zu verringern.Of course, the voltage drop in the forward direction generated on the row diode 2 due to the current i ₄ should be suppressed to a minimum value, in order to reduce the losses in the forward conduction state of the diode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiter- Bauelement der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, dessen Spannungsfestigkeit, Durchlaßverzugskennlinie, Sperrverzugskennlinie und Spannungsabfall in Durchlaßrichtung sehr gut sind. Dabei sollen ferner sowohl in Durchlaß- als auch in Sperrichtung erheblich verringerte Verluste auftreten, und schließlich soll das Halbleiter-Bauelement in vorteilhafter Weise als Zeilendiode in einem Horizontal-Ablenkkreis verwendbar sein. The invention has for its object a semiconductor To develop a component of the type initially assumed, its dielectric strength, forward delay characteristic, blocking delay characteristic and forward voltage drop are very good. It should also be in both pass-through significantly reduced losses also occur in the reverse direction, and finally, the semiconductor device is said to be more advantageous Way as a row diode in a horizontal deflection circle be usable.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.An advantageous embodiment of the invention is in the claim 2 marked.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtWith the aid of the drawing, the invention will be explained, for example explained. It shows

Fig. 1A das Schaltbild eines in neinem Fernsehempfänger eingesetzten bekannten Horizontal-Ablenkkreises; Figure 1A is a circuit diagram of a known horizontal Ablenkkreises used in neinem television receiver.

Fig. 1B Spannungs- und Stromverläufe, die in dem Horizontal-Ablenkkreis nach Fig. 1A erzeugt werden; Fig. 1B voltage and current waveforms which are generated in the horizontal deflection circuit of Fig. 1A;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer glasvergossenen Diode, die einen Siliziumkörper mit PIN-Struktur, der mit Platin diffundiert ist, aufweist; FIG. 2 shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of a glass-encapsulated diode which has a silicon body with a PIN structure which is diffused with platinum;

Fig. 3 die Beziehung zwischen der Dicke des I-Films des Siliziumkörpers und dessen maximaler Durchlaßverzugsspannung; Fig. 3 shows the relationship between the thickness of the I-film of the silicon body and its maximum forward distortion voltage;

Fig. 4 die Beziehung zwischen der Sperrverzugszeit des Siliziumkörpers und der Temperatur, bei der der Körper mit Platin diffundiert wird; und FIG. 4 shows the relation between the reverse recovery time of the silicon body and the temperature at which the body is diffused with platinum; and

Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Spannungsabfall des Siliziumkörpers in Durchlaßrichtung und der Platindiffusionstemperatur des Körpers. Fig. 5 shows the relationship between the voltage drop of the silicon body in the forward direction and the platinum diffusion temperature of the body.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen erläutert.The invention will now be described with reference to its preferred embodiments explained.

Fig. 2 zeigt eine glasvergossene Diode 10, die als Zeilen- oder Dämpfungsdiode 2 des Horizontal-Ablenkkreises nach Fig. 1A einsetzbar ist. FIG. 2 shows a glass-encapsulated diode 10 which can be used as a row or damping diode 2 of the horizontal deflection circuit according to FIG. 1A.

Ein Siliziumkörper 11 hat PIN-Struktur, wobei ein N-leitender I-Zwischenfilm 11 a zwischen 120 und 180 µm dick ist und einen spezifischen Widerstand im Bereich von 40-80 Ω cm hat. Der gesamte Siliziumkörper 11 ist bei einer Temperatur im Bereich von 780-900° C mit Platin diffundiert. Die Konzentration des in diesem Temperaturbereich diffundierten Platins liegt zwischen 2 × 10¹² und 2 × 10¹⁴ Atome/cm³.A silicon body 11 has a PIN structure, an N-type I intermediate film 11 a between 120 and 180 microns thick and has a specific resistance in the range of 40-80 Ω cm. The entire silicon body 11 is diffused with platinum at a temperature in the range of 780-900 ° C. The concentration of the platinum diffused in this temperature range is between 2 × 10 ¹² and 2 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

Molybdänelektroden 14 und 15 sind auf jeder Seite des Siliziumkörpers 11 durch Hartlöten mit Aluminiumlot 12 und 13 gesichert. Kupferzuleitungen 16 und 17 sind mit den Elektroden 14 bzw. 15 verschweißt. Die Umfangsfläche des Siliziumkörpers 11 einschließlich der Elektroden 14 und 15 ist in Glas 18 der Serie ZnO-B₂O₃-SiO₂ eingegossen.Molybdenum electrodes 14 and 15 are secured on each side of silicon body 11 by brazing with aluminum solder 12 and 13 . Copper leads 16 and 17 are welded to electrodes 14 and 15 , respectively. The peripheral surface of the silicon body 11 including the electrodes 14 and 15 is poured into glass 18 of the ZnO-B₂O₃-SiO₂ series.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke des I-Films 11 a des Siliziumkörpers 11 und einer maximalen Durchlaßverzugsspannung V _fr. Fig. 3 shows the relationship between the thickness of the I film 11 a of the silicon body 11 and a maximum forward distortion voltage V _fr .

Damit die Halbleiterdiode eine Hochspannung im Bereich von 1200-1600 V aushalten kann, muß der I-Film 11 a des Siliziumkörpers 11 einen spezifischen Widerstand von 40-80 Ω cm haben. Die Dickenuntergrenze für den I-Film 11 a liegt bei 120 µm. So that the semiconductor diode can withstand a high voltage in the range of 1200-1600 V, the I-film 11 a of the silicon body 11 must have a specific resistance of 40-80 Ω cm. The lower limit for the thickness of the I-film 11 a is 120 µm.

Die maximale Durchlaßverzugsspannung V _fr wird in Abhängigkeit von der Einfachheit der Ladungsträgerinjektion aus dem P-Film und dem N-Film, die an den I-Film angrenzen, bestimmt. Damit der gesamte I-Film 11 a innerhalb kurzer Zeit vollständig und ausreichend mit Ladungsträgern vorbestimmter Dichte versehen wird, muß die Dicke des I-Films 11 a entsprechend gering sein, was eine entsprechende Verringerung der maximalen Durchlaßverzugsspannung zur Folge hat. Es wurde experimentell bestimmt, daß zum Einsatz der Diode nach Fig. 2 als Zeilendiode 2 in dem Horizontal-Ablenkkreis nach Fig. 1A die maximale Durchlaßverzugsspannung V _fr mehr als 25 V betragen muß. Ferner unterliegt die Dicke des I-Films 11 a unvermeidbar Ungleichmäßigkeiten, wenn die Diode in Massenfertigung hergestellt wird. Aus diesen Gründen muß eine Obergrenze von 180 µm für die Dicke des I-Films 11 a vorgesehen sein, wie aus Fig. 3 hervorgeht.The maximum forward distortion voltage V _fr is determined depending on the simplicity of the charge injection from the P-film and the N-film, which are adjacent to the I-film. So that the entire I-film 11 a is completely and sufficiently provided with charge carriers of predetermined density within a short time, the thickness of the I-film 11 a must be correspondingly small, which results in a corresponding reduction in the maximum forward distortion voltage. It has been experimentally determined that the maximum Durchlaßverzugsspannung V _fr must be 25 V for use of the diode of FIG. 2 as a line-emitting diode 2 in the horizontal deflection circuit according to Fig. 1A more. Furthermore, the thickness of the I film 11 a is inevitably subject to unevenness when the diode is mass-produced. For these reasons, an upper limit of 180 μm must be provided for the thickness of the I-film 11 a , as can be seen from FIG. 3.

D. h., die Dicke des I-Films 11 a des Siliziumkörpers 11 sollte bevorzugt im Bereich von 120-180 µm liegen, und zwar sowohl in Anbetracht der Spannungsfestigkeit als auch in bezug auf die maximale Durchlaßver­ zugsspannung V _fr.That is, the thickness of the I-film 11 a of the silicon body 11 should preferably be in the range of 120-180 microns, both in view of the dielectric strength and in relation to the maximum forward voltage V _fr .

Die Daten von Fig. 3 werden dadurch erhalten, daß die Dicke des I-Films 11 a verändert wird, während ein Strom mit einem standardisierten Durchlaßanstiegsgradienten (di/dt) von 50 A/µs entsprechend dem Stromverlauf von Fig. 1B an den Siliziumkörper 11 angelegt wird.The data of FIG. 3 are obtained by changing the thickness of the I film 11 a while a current with a standardized forward gradient (di / dt) of 50 A / μs corresponding to the current profile of FIG. 1B to the silicon body 11 is created.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Sperrverzugszeit und der Platindiffusionstemperatur. Fig. 4 shows the relationship between the blocking delay time and the platinum diffusion temperature.

Es ist ersichtlich, daß, je höher die Diffusionstemperatur ist, umso mehr Platin in den Siliziumkörper 11 diffundiert wird, wodurch die Lebensdauer der Ladungsträger entsprechend verkürzt wird. Das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ oder t₅ und t₆ liegt im Bereich von 24-26 µs im Fall des 17,75-kHz-Horizontal-Ablenkkreises für einen Haushalts-Fernsehempfänger, bei dem die hier interessierende Periode am längsten ist. Infolgedessen muß die Sperrverzugszeit des Siliziumkörpers 11 in einem Bereich von höchstens 24-26 µs liegen. Zu diesem Zweck muß Platin bei einer Mindesttemperatur von 780° C eindiffundiert werden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.It can be seen that the higher the diffusion temperature, the more platinum is diffused into the silicon body 11 , whereby the service life of the charge carriers is correspondingly shortened. The time interval between the times t ₁ and t ₂ or t ₅ and t ₆ is in the range of 24-26 microseconds in the case of the 17.75 kHz horizontal deflection circuit for a household television receiver, in which the period of interest here is longest is. As a result, the blocking delay time of the silicon body 11 must be in a range of at most 24-26 microseconds. For this purpose, platinum must be diffused in at a minimum temperature of 780 ° C., as can be seen from FIG. 4.

Die Sperrverzugszeit nach Fig. 4 wurde unter der Bedingung ermittelt, daß praktisch keine Sperrspannung an den Siliziumkörper 11 angelegt wird, so daß kein Leckstrom I _r erzeugt wird.The reverse recovery time of FIG. 4 was determined under the condition that substantially no reverse voltage is applied to the silicon body 11 so that no leakage current I is generated _r.

Die Diode, die nur den einzigen Siliziumkörper aufweist und eine Hochspannung in der Größenordnung von 1600 V aushalten kann, hat gegenüber den bisher verwendeten Dioden eine erheblich gesteigerte Kapazität. Damit werden sowohl die Dicke als auch der spezifische Widerstand des I-Films 11 a des Siliziumkörpers 11 erheblich gesteigert. Eine Steigerung der Dicke des I-Films 11 a ist u. a. ein Grund zur Erhöhung des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung, wobei dieser weiter durch die Diffusion des Lebensdauerbegrenzers erhöht wird, was einen entsprechend erhöhten Verlust in Durchlaßrichtung bedingt.The diode, which has only the single silicon body and can withstand a high voltage of the order of 1600 V, has a considerably increased capacity compared to the diodes used hitherto. This increases both the thickness and the specific resistance of the I film 11 a of the silicon body 11 considerably. An increase in the thickness of the I-film 11 a, which requires one of the reasons for increasing the forward voltage drop, and this is further enhanced by the diffusion of the Lebensdauerbegrenzers a correspondingly increased loss in the forward direction.

Die Platindiffusion sollte zwar bei einer höheren Temperatur durchgeführt werden, um die Sperrverzugszeit zu verkürzen; Platin muß jedoch bei einer möglichst niedrigen Temperatur eindiffundiert werden, um den Spannungsabfall in Durchlaßrichtung herabzusetzen.The platinum diffusion should be at a higher temperature be carried out to shorten the blocking delay time;  However, platinum must be at the lowest possible temperature be diffused to the voltage drop in the forward direction belittling.

Unter diesen Umständen wurde die Beziehung zwischen der Platindiffusionstemperatur und dem Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung im gleichbleibenden Zustand des Siliziumkörpers 11, dessen I-Film 11 a einen spezifischen Widerstand von 40-80 Ω cm und eine Dicke von 120-180 µm aufweist, in der Absicht bestimmt, diejenige Diffusionstemperatur festzustellen, die eine Verringerung des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung auf den niedrigstmöglichen Wert erlaubt. Die Ergebnisse zeigt Fig. 5.Under these circumstances, the relationship between the platinum diffusion temperature and the forward voltage drop in the steady state of the silicon body 11 , the I-film 11 a of which has a resistivity of 40-80 Ω cm and a thickness of 120-180 µm, was intentionally determined to determine the diffusion temperature which allows the forward voltage drop to be reduced to the lowest possible value. The results are shown in Fig. 5.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung steil zunimmt, wenn die Diffusionstemperatur über 900° C hinaus erhöht wird.From Fig. 5 it can be seen that the forward voltage drop increases steeply when the diffusion temperature is increased above 900 ° C.

Infolgedessen sollte die Platindiffusion bei einer nicht über 900° C liegenden Temperatur erfolgen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß ausreichend Platin in den Siliziumkörper diffundiert wird, um die erwünschte Sperrverzugs- Kennlinie durch die Wärmebehandlung bei nicht mehr als 900° C sicherzustellen, da das Zeitintervall zwischen t₅ und t₆ von Fig. 1B bei der Hochfrequenz von 63 kHz ca. 6 µs beträgt.As a result, platinum diffusion should take place at a temperature not above 900 ° C. In this context, it should be noted that sufficient platinum is diffused into the silicon body to ensure the desired blocking delay characteristic due to the heat treatment at not more than 900 ° C., since the time interval between t ₅ and t ₆ of FIG. 1B at the high frequency of 63 kHz is approximately 6 µs.

Aus den in den Fig. 4 und 5 angegebenen Resultaten ist ersichtlich, daß dann, wenn die Platindiffusion bei einer Temperatur im Bereich von 780-900° C durchgeführt wird, die Sperrverzugszeit verkürzt und der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung verringert wird, so daß die Erzeugungsverluste auf einen sehr kleinen Wert reduziert werden können.From the results shown in Figs. 4 and 5 it can be seen that when the platinum diffusion is carried out at a temperature in the range of 780-900 ° C, the blocking delay time is shortened and the voltage drop in the forward direction is reduced, so that the generation losses can be reduced to a very small value.

Die bei der Temperatur von 780-900° C diffundierte Platinmenge liegt im Bereich von 2 × 10¹² bis 2 × 10¹⁴ Atome/cm³. Diese Menge von eindiffundiertem Platin ist gering gegenüber der Platinmenge, die üblicherweise als Lebensdauerbegrenzer zur Diffusion verwendet wird, und hat einen Ausgleichseffekt auf den spezifischen Widerstand. Der spezifische Widerstand des I-Films 11 a kann somit unverändert bleiben.The amount of platinum diffused at the temperature of 780-900 ° C is in the range of 2 × 10 ¹² to 2 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ . This amount of platinum diffused in is small compared to the amount of platinum that is usually used as a life limiter for diffusion, and has a compensation effect on the specific resistance. The specific resistance of the I film 11 a can thus remain unchanged.

Zu Vergleichszwecken wurde ein Siliziumkörper mit einem I-Film 11 a gleichen spezifischen Widerstands und gleicher Dicke mit Gold bei einer Temperatur im Bereich von 820-900° C diffundiert. Es wurde bestätigt, daß zwar der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung demjenigen der mit Platin diffundierten Siliziumpastille entspricht, daß jedoch der Leckstrom fünf- bis zehnmal so hoch wie derjenige des letztgenannten Körpers ist, was zu den entsprechend gesteigerten Erzeugungsverlusten führt.For comparison purposes, a silicon body with an I film 11 a of the same specific resistance and the same thickness was diffused with gold at a temperature in the range from 820-900 ° C. It was confirmed that the voltage drop in the forward direction corresponds to that of the platinum-diffused silicon pastille, but that the leakage current is five to ten times as high as that of the latter body, which leads to the correspondingly increased generation losses.

Die aus dem Siliziumkörper 11 bestehende Diode gemäß den hier gegebenen Lehren ist relativ unempfindlich in bezug auf die Erzeugungsverluste, wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist. Somit kann die Diode auch dann in zufriedenstellender Weise eingesetzt werden, wenn sie mit Glas 18 umgossen ist, das ein schlechter Wärmeableiter ist. Die glasumgossene Diode 10 kann mit geringer Größe und geringem Gewicht gegenüber einer umkapselten Diode hergestellt werden und hat im Vergleich zu einer kunstharzumgossenen Diode eine verbesserte Wärmebeständigkeit. Somit kann die angegebene glasumgossene Diode in vorteilhafter Weise in elektrischen und elektronischen Geräten, die immer stärker miniaturisiert werden, eingesetzt werden.The diode made of the silicon body 11 according to the teachings given here is relatively insensitive to the generation losses, as can be seen from the above description. Thus, the diode can be used satisfactorily even when it is encapsulated with glass 18 , which is a poor heat sink. The glass-encapsulated diode 10 can be made small in size and lightweight compared to an encapsulated diode and has an improved heat resistance compared to a resin-encased diode. The specified glass-encapsulated diode can thus advantageously be used in electrical and electronic devices which are being miniaturized to an increasing extent.

Die angegebene Diode ist in bezug auf die Spannungsfestigkeit, die Durchlaßverzugskennlinie, die Sperrverzugskennlinie und den Spannungsabfall in Durchlaßrichtung sehr gut. Somit hat ein Horizontal-Ablenkkreis, der diese Diode als Zeilendiode verwendet, eine wesentlich verbesserte Betriebsgüte.The specified diode is in terms of dielectric strength, the forward delay characteristic, the blocking delay characteristic and the voltage drop in the forward direction very well. So a horizontal deflection circle, who uses this diode as a row diode, an essential improved operational quality.

Vorstehend wurden zwar der P- und der N-Film des Siliziumkörpers 11 nicht beschrieben, es genügt jedoch zu sagen, daß Schwankungen hinsichtlich des spezifischen Widerstands und der Dicke dieser Filme keinen wesentlichen Einfluß auf die vorgenannten verschiedenen Kennlinien und Eigenschaften der Diode haben; diese Filme können somit in geeigneter Weise unter Berücksichtigung des ohmschen Kontakts mit den Lötmaterialien 12 und 13 ausgewählt werden.Although the P and N films of the silicon body 11 have not been described above, it suffices to say that fluctuations in the specific resistance and the thickness of these films do not have any significant influence on the aforementioned various characteristics and properties of the diode; these films can thus be selected appropriately taking into account the ohmic contact with the solder materials 12 and 13 .

Claims (3)

1. Halbleiterbauelement mit

• a) einem Halbleiterkörper (11) mit PIN-Struktur, der mit Platin diffundiert ist, und
• b) zwei Elektroden (14, 15), von denen jeweils eine auf jeder Hauptfläche des Halbleiterkörpers (11) vorgesehen ist,

1. Semiconductor device with

• a) a semiconductor body ( 11 ) with a PIN structure, which is diffused with platinum, and
• b) two electrodes ( 14, 15 ), one of which is provided on each main surface of the semiconductor body ( 11 ),

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) die schwach N- oder schwach P-leitende I-Schicht (11 a) einen spezifischen Widerstand im Bereich von 40-80 Ω cm und
• d) eine Dicke im Bereich von 120-180 µm hat und
• e) die Konzentration des im Halbleiterkörper (11) diffundierten Platins im Bereich von 2 × 10¹² bis 2 × 10¹⁴ Atome/cm³ ist.

characterized in that

• c) the weakly N- or weakly P-conductive I-layer ( 11 a ) has a specific resistance in the range of 40-80 Ω cm and
• d) has a thickness in the range of 120-180 microns and
• e) the concentration of the platinum diffused in the semiconductor body ( 11 ) is in the range from 2 × 10 ¹² to 2 × 10 ¹⁴ atoms / cm ³ .

2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des Halbleiterkörpers (11) über die Gesamtlänge von der einen Elektrode (14) zur anderen (15) mit einer Schutzglasschicht (18) überzogen ist.2. Semiconductor component according to claim 1, characterized in that the peripheral surface of the semiconductor body ( 11 ) over the entire length of one electrode ( 14 ) to the other ( 15 ) is coated with a protective glass layer ( 18 ).