Симметричный тиристор Советский патент 1985 года по МПК H01L29/74 

2.Тиристор по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что между управля ющим электродом и основным токосъемом нанесена металлизация, связьшаю ,дая участки электронного и дырочного tHnoB проводимости. 3.Тиристор по ПП.1,2, о т л и чающийся тем, что, с целью выравнивания токов управления, дополнительные участки электронного т па проводимости вьтолнены в виде по луколец, одно из которых хотя бы 1 частично приближено к контакту управляющего электрода. А. Тиристор по пп.1-3, о т л и чающийся тем, что, с целью увеличения стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного напряжения, дополнительные участки и области электронного типа проводимости, расположенные на плоскости присоединения управляющего электрода, разделены областями дырочного типа проводимости.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам и может быть использовано в тиристорах на основе многослойных структур. Известные симметричные тиристоры с одиополярньм током управления обладают относительно низкими значеHHJPMH разрушающей крутизны di/dt на растания тока нагрузки, а также малой помехостойкостью цепи управления. Предлагаемый симметричный тиристор (симистор) позволяет реализовать высокие значения di/dt и обладает высокой помехостойкостью по на пряжению. Это достигается тем, что в нем между управляющим электродом и контактом основного токосъема расположены дополнительные участки электро гюго типа проводимости, отделенные от упомянутых электродов участкамидырочного типа проводимости таким образом, что проекция одного из эти участков на нижнюю плоскость пласти ны попадает в область электронного типа проводимости. На фиг.1 изображен предлагаемый симпстор, продольный разрез, на фиг.2 - то же, вид сверху. Предлагаемый симистор содержит слой 1 исходного полупроводника с электронным типом проводимости, слои 2-3 дырочного типа проводимости, слои 4,5,6,7,8 электронного типа проводимости, электронно-дыроч ные переходы 9-15, верхние силовые Металлические контакты-электроды 16, 17, нижний силовой металлический контакт 18, контакт 19 управляющего электрода, металлические перекрытия 20, 21 шунтирующие р-п-пере- ходы 13 и 14. С двух сторон Между областью р-типа, к которой присоединен контакт 19 управляющего электрода, и областями 4 и 8 Г)-типа, которые имеют омигческий контакт с металлическими электродами 16 и 17, расположены дополнительные участки 6 и 7 h -типа, отделенные от участков 8 и 4 h -типа областью р-типа, а именно частью слоя 2, выведенного на поверхность пластины. При этом дополнительные участки 6 и 7 расположены таким образом, что проекция одного из них на нижнюю плоскость пластины попадает в область П -типа проводимости, а проекция другого - в область р -типа проводимости. Для улучшения условий протекания тока при включении симистора возможно применение металлических перемычек 20 и 21 , шунтирующих р -Т|-пере- ходы 13 и 14, При приложении сигнала управления (+ на электрод 19 и - на электрод 17, обычно электрически свя- занный с электродом 16) включение начинается на участках 6 и 7. Это, например, достигается радиальной кон-. струкцией структуры с управляющим электродом, расположенным в центре круга (фиг.2), или дополнительным щунтированием р-И-перехода в слоях 4 и 8.

3

В направлении пропускания тока принцип действия аналогичен принципу действия тиристора с регенеративньи управлением.

Для обратного включения, когда к верхнему основному электроду приложено положительное относительно нижнего электрода напряжение, при подаче управляющего сигнала вначале начинает проводить участок, расположенный под металлическим контактом управляющего электрода 19, т.е. ток нагрузки I н протекает через управляющий электрод. При этом часть электронного тока ответвляется влево и способствует инжекции дырок из слоя 2 в участке, расположенном лев.ее участка 7, где начинает протекать часть тока нагрузки, ответвляющаяся к управляющему электроду. Таким образом возникает второй участок включения. Р1аконе.д, на третьем этапе включается областьструктуры, расположенная под основным электродом 1о левее участка 8. .Трехступенчатый характер включения проявляется на обратной ветви вольтамперной характеристики, снятой при небольших управляющих токах, наличием трех участков с дифференциаль ным отрицательным сопротивлением. При больших управляющих токах включаются сразу обе области и на вольтамперной характеристике обнаружив.аются, как и в обычном симисторе с од нопрлярным управлением, два участка с дифференциальным отрицательным сопротивлением.

В зависимости от назначения симистор может иметь различную конфигурацию: с центральным, боковым, кольце зым и другими видами расположения управляющего электрода. В симисторе с цeнтpaльньLM расположе и2ем управляющего электрода () металлический контакт электрода 19 выполнен в виде диска. Металлический контакт основного электрода имеет форму кольца, электрически соединяющего электроды 16 и 17. Участки 6 и 7 rt -типа выполнены в виде секций полуколец, причем участок 7 имеет дополнительный кольцевой выступ, пазначение которого - повьшение плотнести управляющего тока в левой половине структуры, проводящей ток в обратном направлении.

1214

Металлические перекрытия 20 и 21, электричесхи связывагоигие . участки 6 и 7 со слоем 2, выполнены в виде полуколец. Принцип действия структуры не изменяется, если эти полукольца отсутств тот. Однако они выравнивают распределение плотности тока, поступающего в базовый слой 2, и те самым способствуют noBbcueiniio стойкости прибора к высоким скоростям нарастания анодного тока.

В предлагаемом симисторе при1тяты меры для устранения эффекта самопроизвольного включения прибора при выключении его приложением напряжения, обратного по знаку, включающему напряжению. Для этого В13-Г1ервых устранены возможнее, перекрытия проекций областей 4 и 5 на нтжнюю или верхнюю плоскость пласттппп, которые разделеныузкой облает. дырочного типа, iiiiipniia которой не менее диффузиогпюй длчсч дырок в базовом слое Во-вторых, области 8 и 7 Л) -типа, хотя и перекрываются споими проекциями с областью 5, выполнены достаточно узкими (их ширина не больше протяженности области перконачалвного включения структур :.: п радиальном направленит) .

Целесообразно применять радиальное шунтирование кольцепьтх областей Г|-типа таким образом, чтобы радиальные шунты (участки дырочного Tiina) делили эти кольцевые области на отдельные участки. При этом радиальные шунты для левого полу1сольца, определяющего включение структуры Б обра7ном направлении, должны иметь ш1рину, меныи ло ширины шунтов правого полукольца, ответственного за включение структур.1 в прямом направлении. Это позволяет уравнять управляющие токи в прямом и обратном, направлениях. Возможна также комбинация выступа на левом полукольце н равной ширины радиальных шунтов на левом и правом полукольцах.

Приборы могут быть. вьпюлнены со сплошной металлизацией, связывающей области внутренних полуколецс прилегающей дырочной областью, f локальной металлизацией участков полуколец или вообще без металлизации.

В тех случаях, когда необходимо проектировать приборы на большие тоj V -- 397.121- 6

Ки, для увеличения периметра облас- по периферии структуры и раз ти вторичного включения дополнитель- . делены контактом основного токоные участки могут быть расположены съема.

t

Фиг. 2