СИММЕТРИЧНЫЙ ТИРИСТОР с током УПРАВЛЕНИЯ ЛЮБОЙ ПОЛЯРНОСТИ Советский патент 1969 года по МПК H01L29/747 

Известные симметричные тиристоры переключаются в проводящее состояние импульсами тока одной полярности, протекающими между управляющи1М и верхним силовым электродом, при этом токи управления-спрямления обратной вольтамперной характеристики в 2-3 раза больше, чем для прямой.

Для некоторых электрических схем желательно осуществить управление вольт-амперной характеристикой в прямом и обратном направлении импульсами тока одной величины и разной полярности или переменным током, что значительно упрощает схемы цепей управления. Особенно целесообразно использовать такие приборы в качестве быстродействующих выключателей переменного тока, так как в этом случае можно производить включение цепи, присоединяя управляющий электрод через ключ (электронный, механический и т. д.) к основанию прибора, благодаря чему отпадает необходимость в блоках управления.

Основу симметричного тиристора с током управления любой полярности составляет монокристаллическая пластинка электронного типа проводимости с удельным сопротивлением порядка 40 ом см и диффузионной длиной 0,3 мм, в которой методом последовательной диффузии создана структура, сечение которой изображено на ф-иг. 1, 2 и 3; на фиг. 4 и

о - соответственно вид сверху и вид снизу; на фиг. 6 - вольт-амперная характеристика тиристора. На фиг. 1, 2, 3, 4 и 5 обозначены: 1 - слой

исходного кремния с электронным типом проводимости; 2, 3 - слои кремния с дырочной проводимостью, полученные диффузионным методом и образующие на глубине 70-80 мк р-«-переходы 4, 5; 6, 7, & - слои кремния с

электронным типом проводимости, по.аученные методом диффузии -и образующие на глубине 10-12 мк р-«-.переходы 9, 10, 11; 12- слой никеля, химически селективно нанесенный на поверхность кремния; 13 - управляюЩИ11 электрод; 14, 15 - верхний и нижний силовой электрод соответственно; 16-сектор управляющего электрода с дырочным типом проводимости на верхней плоскости диска; 17 - сектор управляющего электрода с электронНЫЛ1 типом проводимости на верхней плоскости диска.

Предлагаемая конструкция пятислойной структуры позволяет получить симметричную относительно начала координат переключающую управляемую вольт-амиерную характеристику с током управления при любой полярности источника в цепи управления сравнимой величины. У этой пятислойной структуры типа п-р-

родам выведены области р-типа, называемые в дальнейшем шунтами. Проеквдга шунтов на верхнюю или нижнюю илоскость основания нластины нересекаются только в области управляющего электрода н имеют обшнй отрезок прямой в остальной части, что позволяет рационально использовать пластнны с целью получения приборов на большие токи.

Особенность данной Конструкции состоит в том, что на нижней плоскости нластинки шунтировка выполнена S-образно так, что она несколько больш1-1м радиусом описывает проекцию управляющего электрода. При таком иерекрытии минимальные токи управления для прямой ветви будут при отрицательной полярности в цепи управления, так как здесь реализуется четырехслойная структура, и для обратной ветви - при положительном нотенциале в цепи управления, так как здесь реализуется пятислойная структура.

Управляющий электрод выполнен на смежных областях электронной и дырочной ироводимостн, проекции которых на нижнюю плоскость пластины попадают в области как с одинаковым, так и с противоположными типами проводимости, а каждая часть унравляющего электрода на верхней плоскости нластин граничит лишь с областями противоположного типа проводимости. Таким образом, управляющий электрод обладает инжекцнонными свойствами. Нижпяя и верхняя плоскости кремниевой оластииы распределяются поровиу между поверхностями, имеющими электронный И дырочный тин проводимости.

Управляющий электрод с инжектирующими свойствами можно использовать для изготовления так называемого обращенного тиристора, т. е. тиристора на основе кремния электронной проводимости с анодом на верхнем выводе.

Использование инжектирующего управляющего электрода в сочетании с обычным омическим электродом, выполненными так, чтобы их проекции на иижнюю плоскость пластины попадали в области с противоположным типом проводимости без перекрытий, позволяет изготовить симметричный тиристор с так называемым разнополярным упра1влением, т. е. управлять одиой из ветвей вольт-амперной характеристики током управлеиия определенной цоляриости, а другой ветвью - током управлеиия противоположной полярности.

Предмет изобретения

Симметричный тиристор с током управлення любой полярности на основе многослойной структуры, например, типа п-р-п- р-п с зашунтированными эмиттерными переходами, области унравлення которого окружены областями с противоположным типом

проводимости, отличающийся тем, что, с целью управления напряжением переключения прибора в любо.м направлении током одното порядка и любой полярности, шунты выполнены так, что их проекции на одну из

плоскостей основания нластины пересекаются только в области управляющего электрода, а в остальной части имеют общий отрезок прямой, управляющий электрод расположен на смежных областях электронной и дырочной

проводимости, которые на нижнее основание пластины проецируются равными участками в области как с электронной, так и с дырочной проводимостью.

9 6

15Ю 14

х

J

Фиг..

В-5

3.

в-в

17

0/

аг. ВидГ