RU2474926C1 - Method to control voltage of power semiconductor instrument switching - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: method to control voltage of power semiconductor instrument switching with a semiconductor structure, comprising a triode zone of p⁺-n-p-type, surrounded with at least one thyristor zone of p⁺-n-p-n⁺-type, includes local radiation by protons, using a special screen, and subsequent thermal annealing in order to establish hydrogen-containing donors in the basic n-layer within the triode zone of p⁺-n-p-type, having maximum concentration in the area enclosed between the collector p-n-transition and the middle of the basic n-layer, at the same time the depth of burial of maximum concentration of hydrogen-containing donors in the basic n-layer h_m [mcm], and a dose of protons Φ_nb [cm^-2] is determined based on empirical expressions depending on the specific resistance of initial silicon, spread of its values and specified level of reduction of avalanche breakdown voltage in the collector p-n-transition.

EFFECT: invention makes it possible to reduce labour intensiveness of the process for control of switching voltage of a power semiconductor instrument and to increase percentage of yield.

1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора, а именно к технологии изготовления динистора и тиристора, в т.ч. фототиристора, имеющих самозащиту от перенапряжения.The invention relates to a technology for regulating the switching voltage of a power semiconductor device, and in particular to a manufacturing technology of a dynistor and a thyristor, including photo thyristor having self-protection against overvoltage.

Известен способ регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора - тиристора [1] (патент США №5420045, кл. H01L 29/74, публ. 30.05.1995 г.), в котором полупроводниковую структуру, содержащую триодную зону p⁺-n-p-типа, окруженную, по крайней мере, одной тиристорной зоной p⁺-n-р-n⁺-типа, облучают, используя специальные маски, заряженными частицами (протонами или ядрами гелия) с целью создания в базовом n-слое в пределах триодной зоны p⁺-n-р-типа локальной области с повышенной концентрацией генерационно-рекомбинационных центров (ГРЦ). Границу области с повышенной концентрацией ГРЦ со стороны эмиттерного n⁺-слоя располагают от поверхности этого слоя на глубине d_o [мкм], превышающей глубину залегания коллекторного р-n-перехода x_jc [мкм]. Значение напряжения переключения прибора U_BO [В] регулируют величиной d_o. При повышении напряжения на приборе ток генерации электронно-дырочных пар в триодной p⁺-n-p-зоне выше, чем в тиристорной p⁺-n-р-n⁺-зоне, что приводит к переключению прибора по аноду в той же области, что и при включении управляющим сигналом, и предотвращает разрушение прибора.A known method of regulating the switching voltage of a power semiconductor device - thyristor [1] (US patent No. 54420045, class H01L 29/74, publ. 05/30/1995), in which a semiconductor structure containing a p ⁺ -np-type triode zone, surrounded by at least one thyristor p ⁺ -n-p-n ⁺ -type zone, they are irradiated using special masks with charged particles (protons or helium nuclei) in order to create p ⁺ - in the base n-layer within the triode zone n-p-type local area with an increased concentration of generation and recombination centers (GRC). The boundary of the region with an increased concentration of HEC from the side of the emitter n ⁺ layer is located from the surface of this layer at a depth of d _o [μm] exceeding the depth of the collector pn junction x _jc [μm]. The value of the switching voltage of the device U _BO [V] regulate the value of d _o . With increasing voltage on the device, the generation current of electron-hole pairs in the triode p ⁺ -np zone is higher than in the thyristor p ⁺ -n-p-n ⁺ zone, which leads to switching of the device along the anode in the same region as when turned on by a control signal, and prevents the destruction of the device.

Недостатком описанного способа является низкая температурная стабильность напряжения переключения, так как ток утечки, обусловленный генерацией электронно-дырочных пар на ГРЦ и приводящий к переключению тиристора, очень сильно зависит от температуры (удваивается при повышении температуры через каждые 8÷15°С).The disadvantage of the described method is the low temperature stability of the switching voltage, since the leakage current due to the generation of electron-hole pairs at the GEC and leading to the switching of the thyristor is very dependent on temperature (doubles with increasing temperature every 8 ÷ 15 ° C).

Наиболее близким является способ регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора - тиристора [2] (патент США №4987087, кл. H01L 21/26, публ. 22.01.1991 г.), в котором полупроводниковую структуру, содержащую триодную зону p⁺-n-р-типа, окруженную, по крайней мере, одной тиристорной зоной p⁺-n-р-n⁺-типа, подвергают локальному облучению протонами, используя специальный экран, и последующему термическому отжигу с целью создания в базовом n-слое в пределах триодной зоны p⁺-n-р-типа водородсодержащих доноров с максимумом концентрации в области, заключенной между коллекторным р-n-переходом и серединой базового n-слоя.The closest is a method for regulating the switching voltage of a power semiconductor device - thyristor [2] (US patent No. 4987087, class H01L 21/26, publ. 01/22/1991), in which a semiconductor structure containing a triode zone p ⁺ -n- p-type, surrounded by at least one thyristor zone of p ⁺ -n-p-n ⁺ -type, is subjected to local irradiation with protons using a special screen, and subsequent thermal annealing in order to create in the base n-layer within the triode zone a p ⁺ -n-maximum concentration p-type hydrogen donors of domain that is sandwiched between the collector p-n-junction and the middle n-base layer.

Формирование в указанной части базового n-слоя водородсодержащих доноров (ВСД) приводит к уменьшению удельного сопротивления кремния и, соответственно, к снижению напряжения лавинного пробоя коллекторного р-n-перехода в пределах триодной зоны p⁺-n-р-типа. В случае перенапряжения ток лавинного пробоя коллекторного р-n-перехода в этой зоне играет роль внешнего тока управления для окружающей ее тиристорной зоны и приводит к ее переключению.The formation in the indicated part of the base n-layer of hydrogen-containing donors (VDS) leads to a decrease in the resistivity of silicon and, accordingly, to a decrease in the avalanche breakdown voltage of the collector pn junction within the p ⁺ -n-p-type triode zone. In case of overvoltage, the avalanche breakdown current of the collector pn junction in this zone plays the role of an external control current for the thyristor zone surrounding it and leads to its switching.

Данное техническое решение устраняет недостаток описанного выше способа [1]. Однако в [2] отсутствуют соответствующие выражения, позволяющие рассчитать оптимальную глубину залегания максимума концентрации ВСД в базовом n-слое h_mопт [мкм] и дозу протонов [см^-2] в зависимости от среднего значения удельного сопротивления исходного кремния ρ_nc [Ом·см], максимального относительного его разброса и заданного уровня снижения напряжения лавинного пробоя коллекторного р-n-перехода. Это затрудняет практическую реализацию решения, предложенного в [2], поскольку в каждом случае требуется экспериментальный подбор h_mопт и Ф_nb.This technical solution eliminates the disadvantage of the above method [1]. However, in [2] there are no corresponding expressions allowing one to calculate the optimal depth of the IRR concentration maximum in the base n-layer h _mopt [μm] and proton dose [cm ^-2 ] depending on the average value of the specific resistivity of the initial silicon ρ _nc [Ohm · cm ], its maximum relative scatter and a given level of voltage reduction of avalanche breakdown of the collector pn junction. This complicates the practical implementation of the solution proposed in [2], since in each case experimental selection of h _mopt and Φ _nb is required.

Техническим результатом предлагаемого решения является снижение трудоемкости процесса регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора и повышение процента выхода годных приборов.The technical result of the proposed solution is to reduce the complexity of the process of regulating the switching voltage of a power semiconductor device and increase the percentage of suitable devices.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора, в котором полупроводниковую структуру, содержащую триодную зону p⁺-n-р-типа, окруженную, по крайней мере, одной тиристорной зоной p⁺-n-p-n⁺-типа, подвергают локальному облучению протонами, используя специальный экран, и последующему термическому отжигу с целью создания в базовом n-слое в пределах триодной зоны p⁺-n-р-типа водородсодержащих доноров с максимумом концентрации в области, заключенной между коллекторным р-n-переходом и серединой базового n-слоя, глубину залегания максимума концентрации водородсодержащих доноров в базовом n-слое h_m [мкм] и дозу протонов Ф_nb [см^-2] определяют из эмпирических выражений:The technical result is achieved by the fact that in the proposed method for regulating the switching voltage of a power semiconductor device, in which a semiconductor structure containing a p ⁺ -n-p-type triode zone surrounded by at least one p ⁺ -npn ⁺ type thyristor zone, subjected to local irradiation with protons using a special screen and subsequent thermal annealing in order to create hydrogen-containing donors in the base n-layer within the p ⁺ -n-p-type triode zone with a maximum concentration in the region between in the collector pn junction and the middle of the base n-layer, the depth of the maximum concentration of hydrogen-containing donors in the base n-layer h _m [μm] and the dose of protons Φ _nb [cm ^-2 ] are determined from empirical expressions:

где

Where

k_всд - коэффициент, численно равный среднему числу протонов, создающих в кремнии один водородсодержащий донор;k _vsd is a coefficient numerically equal to the average number of protons creating one hydrogen-containing donor in silicon;

ρ_nc - численное значение среднего удельного сопротивления исходного кремния, выраженного в Ом·см;ρ _nc is the numerical value of the average resistivity of the original silicon, expressed in Ohm · cm;

δρ_n - максимальный относительный разброс удельного сопротивления исходного кремния: δρ_n=ρ_nmax/ρ_nc-1=1-ρ_nmin/ρ_nc; ρ_nmax и ρ_nmin - соответственно численные значения максимального и минимального значении удельного сопротивления исходного кремния, выраженных в Ом·см;δρ _n is the maximum relative variation in the resistivity of the initial silicon: δρ _n = ρ _nmax / ρ _nc -1 = 1-ρ _nmin / ρ _nc ; ρ _nmax and ρ _nmin are, respectively, numerical values of the maximum and minimum values of the resistivity of the initial silicon, expressed in Ohm · cm;

ρ_ne и δρ_ne - соответственно численное значение среднего эквивалентного удельного сопротивления кремния в Ом·см и его максимальный относительный разброс;ρ _ne and δρ _ne are, respectively, the numerical value of the average equivalent specific resistivity of silicon in Ohm · cm and its maximum relative scatter;

k_н - коэффициент, равный отношению напряжения лавинного пробоя коллекторного р-n-перехода после облучения V_br [В] к напряжению его лавинного пробоя до облучения V_bro [В].k _n is a coefficient equal to the ratio of the avalanche breakdown voltage of the collector pn junction after irradiation V _br [V] to the voltage of its avalanche breakdown before irradiation V _bro [V].

Среднее, максимальное и минимальное значения удельного сопротивления исходного кремния ρ_nc, ρ_nmax и ρ_nmin определяются по площади исходной кремниевой пластины.The average, maximum, and minimum values of the resistivity of the initial silicon ρ _nc , ρ _nmax, and ρ _{nmin are} determined by the area of the initial silicon wafer.

Признаком, отличающим данное техническое решение от прототипа, является то, что глубину залегания максимума концентрации водородсодержащих доноров в базовом n-слое h_mопт [мкм] и дозу протонов Ф_nb [см^-2] определяют из выражений (1) и (2) с учетом (3), (4) и (5).A sign that distinguishes this technical solution from the prototype is that the depth of the maximum concentration of hydrogen-containing donors in the base n-layer h _mopt [μm] and the dose of protons Φ _nb [cm ^-2 ] are determined from expressions (1) and (2) with taking into account (3), (4) and (5).

Известных технических решений с таким признаком не обнаружено.Known technical solutions with this feature were not found.

Технический результат достигается тем, что:The technical result is achieved by the fact that:

1. При глубине залегания максимума концентрации ВСД в базовом n-слое h_m, равной h_mопт, имеет место наиболее эффективное снижение V_br при заданной дозе протонов, причем эффективность снижения V_br уменьшается не более чем на 10% при изменении отношения h_m/h_mопт в интервале, оговоренном в выражении (1). Таким образом, выбор значения h_m в соответствии с выражением (1) с учетом (3) позволяет при заданном значении k_н использовать минимальную необходимую дозу протонов, то есть минимизировать длительность весьма дорогостоящего процесса протонного облучения. Кроме того, упрощается сам процесс облучения, так как не требуется жесткого соблюдения условия h_m=h_mопт.1. When the depth of the maximum VSD concentration in the base layer of n-h _m, h equal _mopt holds the most effective reduction in V _br protons at a given dose, the V _br reduction efficiency is reduced by no more than 10% when the ratio h _m / h _mopt in the interval specified in the expression (1). Thus, the choice of the value of h _m in accordance with expression (1), taking into account (3), allows for the given value of k _{n to} use the minimum necessary dose of protons, that is, to minimize the duration of the very expensive process of proton irradiation. In addition, the irradiation process itself is simplified, since it does not require strict adherence to the condition h _m = h _mopt .

2. Выбор дозы протонов в соответствии с выражением (2) с учетом (4) и (5), по меньшей мере, сокращает затраты на экспериментальный подбор дозы протонов для регулирования напряжения переключения силовых полупроводниковых приборов (СПП), изготовленных на основе пластин кремния с известными значениями среднего удельного сопротивления и его разброса. Более того, при высоком уровне технологии изготовления СПП, когда фактические значения их напряжений переключения практически совпадают с расчетными, данный способ позволяет облучать полупроводниковые структуры СПП до завершения процесса их изготовления, в частности до травления, очистки и пассивации их краевых фасок. Это снимает ограничение на температуру отжига структур после облучения и исключает брак, который имеет место при отжиге готовых структур вследствие изменения свойств пассивирующих покрытий фасок.2. The choice of the dose of protons in accordance with expression (2), taking into account (4) and (5), at least reduces the cost of experimental selection of the dose of protons for regulating the switching voltage of power semiconductor devices (SPP) made on the basis of silicon wafers with known values of average resistivity and its spread. Moreover, with a high level of technology for manufacturing SPPs, when the actual values of their switching voltages practically coincide with the calculated ones, this method allows irradiating semiconductor structures of SPPs to complete the manufacturing process, in particular, before etching, cleaning and passivation of their edge chamfers. This removes the limitation on the temperature of annealing of structures after irradiation and eliminates the marriage that occurs during annealing of finished structures due to a change in the properties of passivating coatings of chamfers.

Приведенные эмпирические выражения для выбора глубины залегания максимума концентрации ВСД в базовом n-слое и дозы протонов в зависимости от удельного сопротивления кремния, его разброса и заданного значения коэффициента k_н получены на основе численных расчетов и многочисленных экспериментов.The empirical expressions given for choosing the depth of the maximum concentration of the IRR in the base n-layer and the dose of protons depending on the specific resistance of silicon, its spread and the given value of the coefficient k _n were obtained on the basis of numerical calculations and numerous experiments.

На чертеже в качестве примера показана полупроводниковая структура СПП, изготавливаемая по предлагаемому способу.The drawing as an example shows the semiconductor structure of the SPP, manufactured by the proposed method.

Полупроводниковая структура 1 содержит анодный р⁺-слой 2, базовый n-слой 3 и базовый р-слой 4, образующие с кольцевыми эмиттерными n⁺-слоями 5 и 6 соответственно первую (вспомогательную) и вторую (основную) тиристорные зоны p⁺-n-р-n⁺-типа, окружающие триодную зону А p⁺-n-р-типа. Базовый n-слой 3 образует с анодным р⁺-слоем 2 анодный p⁺-n-переход 7, а с базовым р-слоем 4 - коллекторный р-n-переход 8. Эмиттерный n⁺-слой 6 образует с базовым р-слоем эмиттерный n⁺-р-переход 9 основной тиристорной зоны. Прибор содержит омические контакты 10, 11, 12 и 13 соответственно к анодному p⁺-слою, к эмиттерным n⁺-слоям 5, 6 и к р-слою триодной зоны А. Углы β и γ краевой фаски равны примерно 60°. Такой профиль краевой фаски исключает поверхностный пробой при обратном смещении коллекторного р-n-перехода, обеспечивая тем самым максимально возможные значения напряжения лавинного пробоя этого р-n-перехода (защитное покрытие краевого профиля и шунтировка эмиттерного n⁺-р-перехода основной тиристорной зоны на рисунке не показаны).The semiconductor structure 1 contains an anode p ⁺ layer 2, a base n-layer 3 and a base p-layer 4, forming the first (auxiliary) and second (main) thyristor zones p ⁺ -n with annular emitter n ⁺ layers 5 and 6, respectively -p-n ⁺ -type surrounding p ⁺ -n-p-type triode zone A. The base n-layer 3 forms, with the anode p ⁺ layer 2, the anodic p ⁺ -n junction 7, and with the base p-layer 4, the collector p-n junction 8. The emitter n ⁺ layer 6 forms with the base p-layer emitter n ⁺ -p junction 9 of the main thyristor zone. The device contains ohmic contacts 10, 11, 12, and 13, respectively, to the anode p ⁺ layer, to the emitter n ⁺ layers 5, 6, and to the p-layer of the triode zone A. The angles β and γ of the edge facet are approximately 60 °. This profile of the edge chamfer eliminates surface breakdown during reverse bias of the collector pn junction, thereby ensuring the maximum possible values of the avalanche breakdown voltage of this pn junction (protective coating of the edge profile and bypassing the emitter n ⁺ p junction of the main thyristor zone to not shown).

В качестве примера реализации предлагаемого способа проведено регулирование напряжения переключения прибора, полупроводниковая структура которого показана на чертеже. Диаметр полупроводниковой структуры был равен 24 мм. Приборы изготавливались по традиционной диффузионной технологии, используемой в отечественном производстве силовых полупроводниковых приборов. На одной кремниевой пластине диаметром 82 мм изготавливалось 7 приборов.As an example of the implementation of the proposed method, the switching voltage of the device, the semiconductor structure of which is shown in the drawing, is adjusted. The diameter of the semiconductor structure was 24 mm. The devices were manufactured according to the traditional diffusion technology used in the domestic production of power semiconductor devices. On one silicon wafer with a diameter of 82 mm, 7 devices were manufactured.

После изготовления приборы подвергались локальному облучению протонами и последующему термическому отжигу при температуре 270°С в течение 4 ч, что приводило к созданию в базовом n-слое в пределах триодной зоны А p⁺-n-р-типа области 14 (см. чертеж) с водородсодержащими донорами, максимум концентрации которых располагался на расстоянии h_m от плоскости коллекторного р-n-перехода.After manufacturing, the devices were subjected to local irradiation with protons and subsequent thermal annealing at a temperature of 270 ° C for 4 h, which led to the creation of region 14 in the base n-layer within the triode zone A p ⁺ -n-p-type 14 (see drawing) with hydrogen-containing donors, the maximum concentration of which was located at a distance of h _m from the plane of the collector pn junction.

Всего было исследовано 7 вариантов реализации предлагаемого изобретения. Отличительные особенности вариантов и результаты их реализации представлены в табл.1.In total, 7 embodiments of the invention were investigated. Distinctive features of the options and the results of their implementation are presented in table 1.

Как следует из таблицы, исследованные варианты реализации предлагаемого изобретения можно подразделить на 3 группы. К первой группе относятся варианты 1 и 3, в которых доза протонов Ф_nb выбиралась в зависимости от среднего значения удельного сопротивления исходного кремния ρ_nc при h_m=h_moпт, δρ_n=0,03 и k_н=0,9. Ко второй группе относятся варианты 2, 4 и 5, которые отличались между собой только значением h_m. Здесь доза протонов сохранялась неизменной. И, наконец, к третьей группе относятся варианты 6 и 7, в которых доза протонов выбиралась в зависимости от значения коэффициента k_н при ρ_nc=200 Ом·см, δρ_n=0,05 и h_m=h_moпт. При расчетах дозы протонов коэффициент k_всд в соответствии с экспериментальными данными был принят равным 7.As follows from the table, the investigated options for the implementation of the invention can be divided into 3 groups. The first group includes options 1 and 3, in which the dose of protons Φ _{nb was} chosen depending on the average value of the specific resistance of the initial silicon ρ _nc at h _m = h _mopt , δρ _n = 0.03 and k _n = 0.9. The second group includes options 2, 4 and 5, which differed only in the value of h _m . Here the dose of protons remained unchanged. And finally, the third group includes options 6 and 7, in which the dose of protons was selected depending on the value of the coefficient k _n at ρ _nc = 200 Ohm · cm, δρ _n = 0.05 and h _m = h _mopt. In calculating the dose of protons, the coefficient of _ksf in accordance with the experimental data was taken equal to 7.

Таблица 1Table 1 Номер вариантаOption Number ρ_nc, Ом·смρ _nc , Ohm · cm δρ_n δρ _n k_н k _n h_mопт, мкмh _mopt , mcm h_m/h_mопт h _m / h _opt Ф_nb, 10¹² см^-2 F _nb , 10 ¹² cm ^-2 V_bro, ВV _bro , B V_br, ВV _br , In k_нэ=V_br/V_bro k _ne = V _br / V _bro 1one 100one hundred 0,030,03 0,90.9 7676 1one 1,11,1 27902790 24702470 0,8850.885 22 200200 0,030,03 0,90.9 124124 1one 0,960.96 46804680 41604160 0,8890.889 33 350350 0,030,03 0,90.9 188188 1one 0,90.9 71407140 65206520 0,9130.913 4four 200200 0,030,03 0,90.9 124124 0,60.6 0,960.96 46804680 43204320 0,9230.923 55 200200 0,030,03 0,90.9 124124 1,51,5 0,960.96 46804680 43054305 0,920.92 66 200200 0,050.05 0,90.9 124124 1one 1,151.15 46054605 40704070 0,8840.884 77 200200 0,050.05 0,950.95 124124 1one 0,80.8 46054605 43304330 0,940.94

В последних трех столбцах табл.1 приведены значения напряжения лавинного пробоя коллекторного р-n-перехода до облучения (V_bro), после облучения протонами (V_br) и их отношение, представляющее собой экспериментальное значение коэффициента k_н (k_нэ). Видно, что даже в случае вариантов 4 и 5 значения коэффициента k_нэ отличаются от заданного значения коэффициента k_н=0,9 менее чем на 3%, и даже от значения k_нэ в случае варианта 2 - менее чем на 4%.The last three columns of Table 1 show the values of the avalanche breakdown voltage of the collector pn junction before irradiation (V _bro ), after irradiation with protons (V _br ) and their ratio, which is the experimental value of the coefficient k _n (k _ne ). It can be seen that even in the case of options 4 and 5, the values of the coefficient k _ne differ from the set value of the coefficient k _n = 0.9 by less than 3%, and even from the value k _ne in the case of option 2 by less than 4%.

В заключение заметим, что прибор, представленный на фигуре, без внешнего управляющего вывода представляет собой динистор, а с внешним управляющим выводом, контактирующим с металлизацией 13 триодной зоны А, - тиристор. Этот же прибор с фотоокном вместо металлизации 13 триодной зоны А представляет собой фототиристор.In conclusion, we note that the device shown in the figure, without an external control terminal is a dynistor, and with an external control terminal in contact with the metallization 13 of the triode zone A, is a thyristor. The same device with a photo window instead of metallization 13 of the triode zone A is a photothyristor.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №5420045, кл. H01L 29/74, публ. 30.05.1995 г.1. US Patent No. 5420045, cl. H01L 29/74, publ. 05/30/1995 g.

2. Патент США №4987087, кл. H01L 21/26, публ. 22.01.1991 г. (прототип).2. US patent No. 4987087, CL. H01L 21/26, publ. 01/22/1991 g. (Prototype).

Claims (1)

Способ регулирования напряжения переключения силового полупроводникового прибора, в котором полупроводниковую структуру, содержащую триодную зону р⁺-n-р-типа, окруженную, по крайней мере, одной тиристорной зоной р⁺-n-р-n⁺-типа, подвергают локальному облучению протонами, используя специальный экран, и последующему термическому отжигу с целью создания в базовом n-слое в пределах триодной зоны р⁺-n-р-типа водородсодержащих доноров с максимумом концентрации в области, заключенной между коллекторным р-n-переходом и серединой базового n-слоя, отличающийся тем, что глубину залегания максимума концентрации водородсодержащих доноров в базовом n-слое h_m [мкм] и дозу протонов Ф_nb [см^-2] определяют из выражений:

k_всд - коэффициент, численно равный среднему числу протонов, создающих в кремнии один водородсодержащий донор;
ρ_nc - численное значение среднего удельного сопротивления исходного кремния, выраженного в Ом·см;
δρ_n - максимальный относительный разброс удельного сопротивления исходного кремния: δρ_n=ρ_nmax/ρ_nc-1=1-ρ_nmin/ρ_nc; ρ_nmax и ρ_nmin - соответственно численные значения максимального и минимального значений удельного сопротивления исходного кремния, выраженных в Ом·см;
ρ_ne и δρ_ne - соответственно численное значение среднего эквивалентного удельного сопротивления кремния в Ом·см и его максимальный относительный разброс;
k_н - коэффициент, равный отношению напряжения лавинного пробоя коллекторного p-n-перехода после облучения V_br [В] к напряжению его лавинного пробоя до облучения V_bro [В]. A method for controlling the switching voltage of a power semiconductor device in which a semiconductor structure containing a p ⁺ -n-p-type triode zone surrounded by at least one p ⁺ -n-p-n ⁺ type thyristor zone is subjected to local proton irradiation using a special screen, and subsequent thermal annealing in order to create hydrogen-containing donors in the base n-layer within the p ⁺ -n-p-type triode zone with a maximum concentration in the region between the collector p-n junction and the middle of the base n- layer tlichayuschiysya in that the depth of the maximum concentration of hydrogen-donor in the base layer of n-h _m [microns] and a dose of protons F _nb [cm ^-2] is determined from the expression:

k _vsd is a coefficient numerically equal to the average number of protons creating one hydrogen-containing donor in silicon;
ρ _nc is the numerical value of the average resistivity of the original silicon, expressed in Ohm · cm;
δρ _n is the maximum relative variation in the resistivity of the initial silicon: δρ _n = ρ _nmax / ρ _nc -1 = 1-ρ _nmin / ρ _nc ; ρ _nmax and ρ _nmin are the numerical values of the maximum and minimum values of the resistivity of the initial silicon, expressed in Ohm · cm;
ρ _ne and δρ _ne are, respectively, the numerical value of the average equivalent specific resistivity of silicon in Ohm · cm and its maximum relative scatter;
k _n is a coefficient equal to the ratio of the avalanche breakdown voltage of the collector pn junction after irradiation V _br [V] to the voltage of its avalanche breakdown before irradiation V _bro [V].